CN103601521B

CN103601521B - 低气孔方镁石-镁铝尖晶石-氧化锆烧结复合耐火材料及其生产工艺

Info

Publication number: CN103601521B
Application number: CN201310587230.8A
Authority: CN
Inventors: 王杰曾; 袁林; 刘锡俊; 叶亚红; 徐如林
Original assignee: RUITAI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: RUITAI TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2033-11-15
Also published as: CN103601521A

Abstract

一种低气孔方镁石‑镁铝尖晶石‑氧化锆烧结复合耐火材料，其配比为：5‑1mm镁砂35‑48％、1‑0.088mm镁砂或合成镁铝尖晶石15‑30％、<0.088mm合成镁铝尖晶石10‑30％、<0.020mm合成镁铝尖晶石0‑12％、G氧化铝微粉0‑10％、氧化镁微粉0‑4％、氧化锆微粉1‑10％、外加第三代减水剂0.05‑0.2％、外加纸浆废液3‑7％。生产时依靠镁砂作为骨料，以复合镁铝尖晶石‑氧化锆作为基质，在基质中，以合成镁铝尖晶石作为粗粒子，以原位尖晶石‑氧化锆作用细粒子，制砖料经高效分散剂分散后，经高压形成致密砖坯，再经高温烧结形成致密组织的耐火材料，按照原料配比，将各种原料称量、配合、混练、压型、干燥后，经1650‑1800℃×5‑10小时烧成后制得所述耐火材料。该耐火材料具有很低的显气孔率和良好的耐高温、抗热震、抗侵蚀性能，适合作玻璃窑蓄热室格子体等耐侵蚀耐火材料。

Description

低气孔方镁石-镁铝尖晶石-氧化锆烧结复合耐火材料及其生产工艺

技术领域

本发明为一种低气孔的方镁石-镁铝尖晶石-氧化锆烧结复合耐火材料，适合用于玻璃窑蓄热室内侵蚀中等的部位，适合作玻璃窑蓄热室格子体等高耐蚀耐火材料。

背景技术

目前，玻璃窑蓄热室主要使用MgO含量为97％的镁砖、MgO含量为95％的镁砖和直接结合镁铬砖作为格子体。由于在高温、碱性和氧化性气氛下，含铬耐火材料会产生有毒的六价铬，镁铬砖将逐渐被淘汰。由于玻璃窑大量使用石油焦等替代燃料，窑内气体中含有的大量SO₂等酸性物质将严重侵蚀呈强碱性的镁质材料，镁砖的寿命从5-8年降低到1-3年。

镁铝尖晶石(MA)是一种熔点高、抗弱碱性至中性物质侵蚀能力强的物质，其的化学组成为Al₂O₃=71.8％、MgO=28.2％。如氧化铝含量过高，将形成富铝镁铝尖晶石(镁铝尖晶石-刚玉复相组织)；如氧化镁含量过高，将形成富镁镁铝尖晶石(镁铝尖晶石-方镁石复相组织)。

在钢铁工业，常常使用富铝镁铝尖晶石原料。因为，含镁铝尖晶石的耐火材料主要依靠MA吸收渣中FeO_x、CaO以降低渣的侵蚀能力，而富铝尖晶石具有更强的吸收渣中FeO_x、CaO，形成FeO·Al₂O₃和CaO·6Al₂O₃的能力。试验表明，在耐火浇注料中添加富铝镁铝尖晶石原料后，该尖晶石吸收渣中Fe₂O₃、CaO能力是化学计量镁铝尖晶石的3-5倍。

目前，我国玻璃窑大量采用石油焦作为燃料，虽可大幅度降低燃料费用，但蓄热室耐火材料的寿命大幅缩短。所以，迫切需要开发新一代的玻璃窑蓄热室用耐火材料。镁铝尖晶石是一种用于玻璃窑蓄热室用的候选材料。但是，在一些情况下使用镁铝尖晶石寿命不佳，原因之一就在于镁铝尖晶石材料中镁铝尖晶石中含有刚玉。如果玻璃池窑中的纯碱大量挥发，使飞料的R₂O／SO₃摩尔比≥1，剩余的Na₂O将侵蚀耐火材料中的刚玉相，形成Na₂O·11Al₂O₃，反应伴生的膨胀将使耐火材料更快损坏。所以，关键就是要控制镁铝尖晶石材料中有害物质刚玉相的含量。

原因之二为：即镁铝尖晶石的熔点高达2135℃，纯镁铝尖晶石材料需要在1800℃左右烧结，材料难烧成、易变形，这就很难制得外形规整而内部结构致密的耐火材料。

原因之三为：镁铝尖晶石的价格很高。如蓄热室全部使用尖晶石质耐火材料，将显著提高耐火材料采购费用，使玻璃厂家难以接受。

发明内容

本发明的目是研究一种方镁石-镁铝尖晶石-氧化锆烧结复合耐火材料，该耐火材料依靠镁砂作为骨料，以复合镁铝尖晶石-氧化锆作为基质。在基质中，以合成镁铝尖晶石作为细粒子，以原位尖晶石-氧化锆作用超细粒子。制砖料经高效分散剂分散后，再经高压形成致密砖坯，再经高温烧结形成致密组织。通过提出下述技术措施制造玻璃窑蓄热室用镁铝尖晶石耐火材料：其一，使用镁砂作为骨料，以降低材料的售价。其二，使用成分最近接近化学计量镁铝尖晶石的富镁镁铝尖晶石或纯镁铝尖晶石作原料，以避免带入最有害的刚玉相。其三，制砖时加入少量α-Al₂O₃和MgO微粉，使之烧成中和耐火材料基质中剩余MgO反应，形成原位镁铝尖晶石，以提高致密堆积程度，增强烧结并进一步降低方镁石的含量。最后，制砖时加入少量氧化锆微粉，以降低烧结温度，提高抗侵蚀性和热震稳定性。还有，使用高效减水剂，以有效分散微粉，形成更加致密的结构。由于形成了高抗蚀的镁铝尖晶石-氧化锆基质包围方镁石骨料的组织，材料大幅降低了制造成本，同时对酸性物质的侵蚀又有一定的抵抗力，适合用于玻璃窑蓄热室内侵蚀中等的部位。该耐火材料具有很低的显气孔率和良好的耐高温、抗侵蚀、抗热震性能，适合作玻璃窑蓄热室格子体等高耐蚀耐火材料。

根据上述设计，提出下述具体措施：

材料的重量百分比配伍：

其中所述镁砂为同名市售耐火原料可为烧结或电熔镁砂，所述合成镁铝尖晶石为三氧化二铝含量为64-73％的镁铝尖晶石原料，如GB／T26564-2011中牌号为SMA66或FMA66的产品，所述α氧化铝微粉为市售同名产品，其粒径<10μm，所述氧化镁微粉为市售镁砂制得的超细粉，其粒径<10μm，所述氧化锆微粉为市售氧化锆或脱硅锆加工而成的ZrO₂≥90％的原料，其粒径<10μm，所述第三代减水剂为市售同名产品，即以聚羧酸为主的建筑混凝土行业用减水剂，所述纸浆废液为造纸工业的副产品木质磺酸钙所配制的比重1.1-1.2的液体。

工艺流程：

依靠镁砂作为骨料，以复合镁铝尖晶石-氧化锆作为基质，在基质中，以合成镁铝尖晶石作为粗粒子，以原位尖晶石-氧化锆作用细粒子，制砖料经高效分散剂分散后，再经高压形成致密砖坯，再经高温烧结形成致密组织耐火材料，按照原料配比，将各种原料经称量、配合、混练、压型、干燥后，经1650-1800℃×5-10小时烧成后制得所述耐火材料。

具体实施方式

实施例1：

采用MgO含量97％的烧结镁砂和氧化铝含量66％、氧化镁含量34％的合成镁铝尖晶石作为主料，配比为：5-1mm烧结镁砂45％，1-0.088mm烧结镁砂22％，<0.088mm镁铝尖晶石20％、氧化镁微粉3％、α氧化铝微粉4％、氧化锆微粉6％，外加市售聚羧酸减水剂0.05％，外加纸浆废液5％，称取各原料后，经过配合、混炼、成型、干燥，再经1700℃×6小时烧成，制得耐火材料的抗压强度为58.2MPa，体积密度3.18g／cm³、显气孔率14.2％、荷重软化温度T_0.6=1680℃、热震稳定性1100℃水冷≥8次，制得了具有良好耐高温、抗热震、低气孔物理和理想化学矿物组成的耐火材料。

实施例2：

采用MgO含量97％的电熔镁砂和氧化铝含量66％、氧化镁含量34％的合成镁铝尖晶石作为主料，配比为：5-1mm电熔镁砂40％、1-0.088mm合成镁铝尖晶石25％、<0.088mm合成镁铝尖晶石23％、<0.020mm合成镁铝尖晶石12％、氧化锆微粉0％，外加市售聚羧酸减水剂0.05％，外加纸浆废液5％，称取各原料后，经过配合、混炼、成型、干燥，再经1760℃×8小时烧成，制得耐火材料的抗压强度为69.3MPa，体积密度3.25g／cm³、显气孔率12.8％、荷重软化温度T_0.6>1700℃、热震稳定性1100℃水冷=2次，制得了具有较好理化性能和理想化学矿物组成的耐火材料。

Claims

1.一种低气孔方镁石-镁铝尖晶石-氧化锆烧结复合耐火材料，其特征在于：所述耐火材料的重量百分比配比为：

其中所述镁砂为市售同名耐火原料包括烧结镁砂和电熔镁砂，所述合成镁铝尖晶石为三氧化二铝含量为64-73％的镁铝尖晶石原料，所述α氧化铝微粉为市售同名产品，其粒径＜10μm，所述氧化镁微粉为市售镁砂制得的超细粉，其粒径＜10μm，所述氧化锆微粉为市售氧化锆或脱硅锆加工而成的ZrO₂≥88％的原料，其粒径＜10μm，所述第三代减水剂为市售同名产品，即以聚羧酸为主的建筑混凝土行业用减水剂，所述纸浆废液为造纸工业的副产品木质磺酸钙所配制的比重1.1-1.2的液体；该耐火材料的生产工艺依靠镁砂作为骨料，以复合镁铝尖晶石-氧化锆作为基质，在基质中，以合成镁铝尖晶石作为粗粒子，以原位尖晶石-氧化锆作用细粒子，制砖料经高效分散剂分散后，经高压形成致密砖坯，再经高温烧结形成致密组织的耐火材料，按照原料配比，将各种原料称量、配合、混练、压型、干燥后，经1650-1800℃×5-10小时烧成后制得所述耐火材料。