[發明專利]一種致密的高純氧化鋯耐火制品

有效

• 申請號: 201911277479.2
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN110845245B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 尚心蓮;孫紅剛;杜一昊;司瑤晨;馮志源;夏淼
• 申請（專利權）人: 中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司;中鋼南京環境工程技術研究院有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/482;C04B35/622
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所(普通合伙) 41118
• 代理人: 盧洪方

本發明屬于耐火材料技術領域，提出一種致密的高純氧化鋯耐火制品。提出的一種致密的高純氧化鋯耐火制品的原料由顆粒、細粉和造粒粉構成；顆粒占整個耐火制品總質量的20%～40%，所述的細粉占整個耐火制品總質量的5%～15%，造粒粉占整個耐火制品總質量的55%～75%；所述的造粒粉中還含有部分外加結合劑，結合劑含量占造粒粉總質量的3%～5%。本發明具有燒成溫度低、氣孔率低、密度高、力學強度高、抗渣性優良的特點。

技術領域

本發明屬于耐火材料技術領域，特別涉及一種致密的高純氧化鋯耐火制品。

背景技術

氧化鋯具有強度大、硬度高、使用溫度高（可達2400℃以上）、化學穩定性好、抗酸堿熔渣侵蝕性好等優良性能，是極好的特種氧化物耐火材料。目前，氧化鋯質耐火材料主要應用于大型浮法玻璃熔窯的熔化部池壁、池底和連鑄系統中的水口、滑板等。

眾所周知，大型浮法玻璃窯爐工況環境惡劣，在連續生產過程中，爐襯耐火材料會受到十分嚴重的物理沖刷和化學侵蝕作用，目前玻璃窯用耐火材料主要是熔鑄鋯剛玉磚（AZS磚）、熔鑄氧化鋯磚等;AZS熔鑄磚是以工業氧化鋁、鋯英砂、脫硅鋯為主要原料，外加少量Na₂O熔劑，經電弧爐熔化后澆鑄成型的耐火材料制品;AZS熔鑄磚相組成主要為互相交錯的鋁鋯共晶體、剛玉和斜鋯石骨架，玻璃相（即SiO₂和堿性物質）充填于骨架間；原料在電弧爐中熔融，玻璃相主要起到降低AZS熔點的作用；同時，玻璃相可緩解AZS熔鑄磚在澆鑄冷卻時產生的機械應力作用和ZrO₂相變帶來的體積變化，避免產生裂紋。通常情況下，AZS熔鑄磚中玻璃相含量約為20wt%，其含量直接決定著制品的使用性能；目前廣泛使用的熔鑄耐火制品具有密度大、氣孔率低、抗沖刷、耐侵蝕、可以制備大尺寸制品等優點；但熔鑄耐火制品有以下幾個缺點：1）熔鑄磚原料絕大部分是高熔點物料，熔化溫度在2000～2800℃，能源消耗量大、生產成本高；2）熔鑄耐火制品通過澆注成型，高溫條件下使用的石英砂模、樹脂砂模等模具生產工藝復雜且重復使用率低，大大降低了熔鑄磚的生產效率；3）熔鑄氧化鋯磚生產合格率不高；4）熔鑄制品在使用過程中會出現玻璃相滲出現象、玻璃相中含有小的氧化鋯晶體滴落到熔池中，從而污染玻璃液，導致最終產品產生結石，條紋和節瘤等缺陷。

另外，采用燒結法制備的氧化鋯質耐火材料主要作為鋼鐵冶煉連鑄系統中的水口、滑板使用；該類材料主要是以單斜鋯、鋯英石等為主要鋯源；氧化鈣、氧化釔等為穩定劑；氧化鋁、氧化鎂等為添加劑，經混煉、困料、干燥、燒成等工藝制備成主晶相為氧化鋯、莫來石、氧化鋁等的耐火材料；該材料的燒成溫度在1600℃左右，燒成過程收縮率在20%以上，制品中氧化鋯含量一般為65%～95%，氣孔率普遍在20%左右。由于該類材料氣孔率較高易被高溫玻璃熔液侵蝕損毀，并不適用于玻璃窯中；此外，該類材料燒成過程中收縮率較高，很難制備成大型塊體材料。

發明內容

本發明的目的是提出一種致密的高純氧化鋯耐火制品，通過調控氧化鋯原料的化學純度、粒度、燒結活性，使其能保證燒成過程中氧化鋯耐火制品的穩定性，獲得具有低氣孔、高密度、優良的抗侵蝕性能且生產成本較低的高純氧化鋯耐火制品。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：