CN101955361A

CN101955361A - 一种含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法

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Publication number: CN101955361A
Application number: CN 201010295751
Authority: CN
Inventors: 罗焰; 陈秋木; 吕培中; 王大军; 牛智旺; 郝书民; 乔建房
Original assignee: BOMA Co Ltd HENAN PROV
Current assignee: BOMA Co Ltd HENAN PROV
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2011-01-26

Abstract

本发明涉及一种水煤浆气化炉炉衬材料用砖的生产方法。一种含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法，在高铬砖基体混合料的制备过程中，加入含量为高铬砖基体混合料0.5-3%的纳米复合颗粒，所述的纳米复合颗粒包括30-35%细度为20-80纳米，纯度≥99.5%的Al₂O₃纳米粉；35-40%细度为20-80纳米，纯度≥99%的Cr₂O₃纳米粉；30-35%细度为20-80纳米，纯度≥99.5%的ZrO₂纳米粉；采用聚乙二醇为化学分散剂并加入水在球磨机中进行分散。本发明通过采用化学分散与机械分散相结合的方法制备出高性能的纳米复合颗粒，并将纳米复合颗粒引入高铬砖的生产中，从而有效的解决了纳米复合颗粒发生团聚的现象，提高了高铬砖的结合强度和抗热震性。

Description

一种含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法

技术领域

本发明涉及一种水煤浆气化炉炉衬材料用砖的生产，特别是涉及一种含纳米复合颗粒的高铬砖及其生产方法。

背景技术

耐火材料用粉体超细化，是制备高性能耐火砖的发展趋势，而粉体粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大，由于其粒径小，界面原子数多，比表面积大，因而粒子表面存在大量的孪晶、位错、层错等晶体缺陷，上述缺陷的存在导致了大量的不饱和键和悬键，致使纳米粉体粒子具有较高的化学活性，从而导致颗粒表面极易与其它原子结合成为动力学稳定体系，产生大量的软、硬颗粒团聚，影响粉体的均匀性，使超细粉体的优势难以发挥，且还会影响到粉体的成型和烧结过程，使制备的材料产生空洞和各种缺陷，从而大大降低材料的高温力学性能，因而目前从未见到纳米粉体在高铬砖（通常将Cr₂O₃含量在70%以上的耐火材料统称为高铬质耐火材料）中的应用。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法，实现了纳米粉体在高铬砖中的应用。

本发明所采用的技术方案：

一种含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法，将纳米复合颗粒引入高铬砖的生产中，在高铬砖基体混合料的制备过程中，加入含量为高铬砖基体混合料0.5-3%的纳米复合颗粒，所述的纳米复合颗粒包括：细度为20-80纳米，纯度≥99.5%的Al₂O₃纳米粉；细度为20-80纳米，纯度≥99%的Cr₂O₃纳米粉；细度为20-80纳米，纯度≥99.5%的ZrO₂纳米粉；其中Al₂O₃纳米粉的含量为30-35%，Cr₂O₃纳米粉的含量为35-40%，ZrO₂纳米粉的含量为30-35%，并采用聚乙二醇为化学分散剂，加入水在球磨机中进行分散。

所述的含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法，化学分散剂的加入量为纳米复合颗粒重量的0.5-3%, 然后再按与纳米复合颗粒重量的1:1的比例加入水，用球磨机进行分散，分散时间一般为40～300min。

所述的含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法，所述高铬砖基体混合料包括：Cr₂O₃≥98%的电熔Cr₂O₃颗粒和微粉，所述电熔Cr₂O₃颗粒和微粉包括4-1毫米、1-0毫米和小于等于45微米3种规格；Al₂O₃含量≥99%，小于等于15 微米的Al₂O₃微粉；ZrO₂含量≥99.5%，小于等于15 微米的ZrO₂微粉；Cr₂O₃≥98%，小于等于45 微米的Cr₂O₃微粉；

事先将15-17份小于45微米的电熔Cr₂O₃微粉，4-6份小于等于15 微米的Al₂O₃微粉，5-7份规格为小于等于15微米的ZrO₂微粉，6-8份规格为小于等于45微米的Cr₂O₃微粉，外加0.3份糊精，在双锥搅拌机中拌制成混合粉，待用；预混合搅拌时间一般为20-40min。

再取43-45份4-1毫米的电熔Cr₂O₃颗粒，20-23份1-0毫米的电熔Cr₂O₃颗粒放入混练机中进行搅拌混合5-10min；然后另取3-3.5份体积密度在1.4-1.55g/cm³磷酸二氢铝溶液，先加入2/3的磷酸二氢铝溶液与上述两种粒径的电熔Cr₂O₃颗粒进行混合5-10min；

然后依次加入事先分散的纳米复合颗粒0.5-3份，事先拌制的混合粉和剩余的1/3磷酸二氢铝溶液，混合40-60min后，进行机压成型，然后在1450-1520℃下进行高温烧制，加工成含纳米复合颗粒的高铬砖。

发明的有益积极效果：

1、本发明含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法，通过选用合适的化学分散剂及在纳米复合颗粒的制备过程中采用了化学分散与机械分散相结合的方法，从而制备出高性能的纳米复合颗粒，有效的解决了纳米复合颗粒发生团聚的现象，提高了高铬砖的结合强度和抗热震性。分散剂选用聚乙二醇PEG-1000(1500)，并采用球磨机进行分散，可有效防止纳米颗粒团聚。

2、本发明含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法，通过在高铬砖基体料加入纳米复合颗粒，制备并烧制出高铬砖，生产出的高铬砖热震稳定性好，抗侵蚀能力强，能够更好地适应气化炉的不断开停车时产生的温度和压力的波动，抵抗煤中灰份在高温高压下形成的酸性溶渣的侵蚀和冲刷。

具体实施方式

实施例一：事先选用0.15千克的纳米Al₂O₃、0.2千克的纳米Cr₂O₃和0.15千克的纳米ZrO₂，放入球磨机中，外加0.0025千克聚乙二醇PEG-1000，加入0.5千克水，在球磨机中分散40min，取出待用。

取15千克Cr₂O₃含量≥98%，小于等于45微米的电熔Cr₂O₃微粉，取4千克Al₂O₃含量≥99%, 小于等于15微米的Al₂O₃微粉，7千克ZrO₂含量≥99.5%, 小于等于15微米的ZrO₂微粉，7.5千克Cr₂O₃≥98%, 小于等于45微米的Cr₂O₃微粉，外加0.3千克糊精，在双锥搅拌机中进行预混合20min, 拌制成混合粉待用。

然后取43千克Cr₂O₃≥98%, 4～1毫米的电熔Cr₂O₃颗粒，23千克Cr₂O₃≥98% , 1～0毫米的电熔Cr₂O₃颗粒，放入混练机中进行混合5 min; 另取3千克体积密度在1.4～1.55 g/cm³的磷酸二氢铝溶液，先加入2/3进行混合；然后再加入事先分散的纳米复合颗粒，再加入事先拌制的混合粉搅拌，再加入剩余的1/3磷酸二氢铝溶液，混合40 min后，进行成型，干燥，在1450℃下进行高温烧制，加工成含纳米复合颗粒的高铬砖。

实施例二：事先选用0.7千克的纳米Al₂O₃、0.7千克的纳米Cr₂O₃和0.6千克纳米ZrO₂，放入球磨机中，外加0.02千克聚乙二醇PEG-1500，加入2千克水，在球磨机中分散150min，取出待用。

取17千克Cr₂O₃含量≥98%，小于等于45微米的电熔Cr₂O₃微粉，取6千克Al₂O₃含量≥99%, 小于等于15微米的Al₂O₃微粉，5千克ZrO₂含量≥99.5%, 小于等于15微米的ZrO₂微粉，6千克Cr₂O₃≥98%, 小于等于45微米的Cr₂O₃微粉，外加0.3千克糊精，在双锥搅拌机中进行预混合30min, 拌制成混合粉待用。

然后取44千克Cr₂O₃≥98%, 4～1毫米的电熔Cr₂O₃颗粒，20千克Cr₂O₃≥98% , 1～0毫米的电熔Cr₂O₃颗粒，放入混练机中进行混合8 min；另取3.2千克体积密度在1.4～1.55 g/cm³的磷酸二氢铝溶液，先加入2/3进行混合；然后再加入事先分散的纳米复合颗粒，再加入事先拌制的混合粉搅拌，再加入剩余的1/3磷酸二氢铝溶液，混合50 min后，进行成型, 干燥，在1480℃下进行高温烧制，加工成含纳米复合颗粒的高铬砖。

实施例三：事先选用0.9千克的纳米Al₂O₃、1.2千克的纳米Cr₂O₃和0.9千克纳米ZrO₂，放入球磨机中，外加0.09千克聚乙二醇PEG-1500，加入3千克水，在球磨机中分散300min，取出待用。

取15千克Cr₂O₃含量≥98%，小于等于45微米的电熔Cr₂O₃微粉，取4千克Al₂O₃含量≥99%, 小于等于15微米的Al₂O₃微粉，5千克ZrO₂含量≥99.5%, 小于等于15微米的ZrO₂微粉，8千克Cr₂O₃≥98%, 小于等于45微米的Cr₂O₃微粉，外加0.3千克糊精，在双锥搅拌机中进行预混合40min, 拌制成混合粉待用。

然后取45千克Cr₂O₃≥98%, 4～1毫米的电熔Cr₂O₃颗粒，20千克Cr₂O₃≥98% , 1～0毫米的电熔Cr₂O₃颗粒，放入混练机中进行混合10min；另取3.5千克体积密度在1.4～1.55 g/cm³的磷酸二氢铝溶液，先加入2/3进行混合；然后再加入事先分散的纳米复合颗粒，再加入事先拌制的混合粉搅拌，再加入剩余的1/3磷酸二氢铝溶液，混合60 min后，进行成型, 干燥，在1520℃下进行高温烧制，加工成含纳米复合颗粒的高铬砖。

Claims

1.一种含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法，将纳米复合颗粒引入高铬砖的生产中，在高铬砖基体混合料的制备过程中，加入含量为高铬砖基体混合料0.5-3%的纳米复合颗粒，其特征在于：所述的纳米复合颗粒包括：细度为20-80纳米，纯度≥99.5%的Al₂O₃纳米粉；细度为20-80纳米，纯度≥99%的Cr₂O₃纳米粉；细度为20-80纳米，纯度≥99.5%的ZrO₂纳米粉；其中Al₂O₃纳米粉的含量为30-35%，Cr₂O₃纳米粉的含量为35-40%，ZrO₂纳米粉的含量为30-35%，并采用聚乙二醇为化学分散剂，加入水在球磨机中进行分散。

2.如权利要求１所述的含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法，其特征在于：化学分散剂的加入量为纳米复合颗粒重量的0.5-3%,然后再按与纳米复合颗粒重量的1:1的比例加入水，用球磨机进行分散。

3.如权利要求１或2所述的含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法，其特征在于：所述高铬砖基体混合料包括：Cr₂O₃≥98%的电熔Cr₂O₃颗粒和微粉，所述电熔Cr₂O₃颗粒和微粉包括4-1毫米、1-0毫米和小于等于45微米3种规格；Al₂O₃含量≥99%，小于等于15 微米的Al₂O₃微粉；ZrO₂含量≥99.5%，小于等于15 微米的ZrO₂微粉；Cr₂O₃≥98%，小于等于45 微米的Cr₂O₃微粉；

事先将15-17份小于等于45微米的电熔Cr₂O₃微粉，4-6份小于等于15 微米的Al₂O₃微粉，5-7份规格为小于等于15微米的ZrO₂微粉，6-8份规格为小于等于45微米的Cr₂O₃微粉，外加0.3份糊精，在双锥搅拌机中拌制成混合粉，待用；

再取43-45份4-1毫米的电熔Cr₂O₃颗粒，20-23份1-0毫米的电熔Cr₂O₃颗粒放入混练机中进行搅拌混合；然后另取3-3.5份体积密度在1.4-1.55g/cm³磷酸二氢铝溶液，先加入2/3的磷酸二氢铝溶液与上述两种粒径的电熔Cr₂O₃颗粒进行混合；

然后依次加入事先分散的纳米复合颗粒0.5-3份，事先拌制的混合粉和剩余的1/3磷酸二氢铝溶液，经充分混合后，机压成型，在1450-1520℃下进行高温烧制，加工成含纳米复合颗粒的高铬砖。