CN102079652A - 一种高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法 - Google Patents
一种高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法。其技术方案是：以60～85wt％的电熔铬铝锆颗粒或电熔锆刚玉颗粒为骨料，以4～15wt％的单斜氧化锆微粉、4～15wt％的氧化铝微粉和5～12wt％的氧化铬绿细粉为基质；外加上述原料0.5～3wt％的糊精和2～7wt％的磷酸二氢铝作为结合剂。先将单斜氧化锆微粉、氧化铝微粉、氧化铬绿细粉和糊精混合，预制成混合粉料；再将所述的骨料在混碾机中干混3～5分钟，加入磷酸二氢铝湿混5～7分钟，然后加入上述预制成的混合粉料，混碾15～30分钟，困料，压制成生坯，干燥，在空气中于1450～1750℃条件下烧成。所制备的高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖不仅强度高，且可提高其热震稳定性，延长了使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于高铬砖技术领域，具体涉及一种高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法。
背景技术
水煤浆加压气化炉是生产化肥、甲醇及烯烃等化工产品的关键设备，其内衬用高铬砖的好坏直接决定了气化炉的经济、可靠和安全运行。随着化肥工业的发展和各种新技术和新工艺的出现，水煤浆气化炉的使用条件愈加恶劣，如工作温度高达1500℃，炉内气体的压力可达6.5MPa，还原性气体强，熔渣的熔点低、粘度小和酸性强；同时随着单投煤量的增加和排渣量的增大，高速气流的冲刷，以及炉内气压和温度的急剧波动，要求高铬砖具有优良的抗渣侵蚀性和渗透性，及优良的抗热震稳定性。
现有高铬砖的制备方法一般是以电熔氧化铬为骨料，以氧化铬细粉、氧化铝微粉、氧化铬绿细粉和单斜氧化锆微粉为基质，加入糊精和磷酸盐为结合剂，经配料、混碾、困料和机压成型，然后于高温窑中烧制而成，最终得到的制品抗热震稳定性很差。单纯通过提高单斜氧化锆微粉的含量来提高高铬砖热震稳定性的设计思路无法解决制品存在的根本性问题：(1)在基质中引入过多单斜氧化锆微粉时，马氏体相变引起过度的体积膨胀，产生过多的微裂纹并长大，反而降低了材料的热震稳定性，同时材料的强度大幅下降；(2)高铬砖中电熔氧化铬颗粒自身热震稳定性很差，与此同时，高铬砖在烧制的过程中电熔氧化铬颗粒很难与基质烧结并形成良好的界面结合。在使用的过程中，当温度急剧变化时，不仅高铬砖中的电熔氧化铬颗粒自身发生破裂，而且颗粒与基质之间由于热膨胀不匹配而产生裂纹并发生脱离，破坏了高铬砖的结构，降低了其使用性能。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种热震稳定性好，能延长使用寿命的高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以60～85wt％的电熔铬铝锆颗粒或电熔锆刚玉颗粒为骨料，以4～15wt％的单斜氧化锆微粉、4～15wt％的氧化铝微粉和5～12wt％的氧化铬绿细粉为基质；外加上述原料0.5～3wt％的糊精和2～7wt％的磷酸二氢铝作为结合剂；
按所述Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖各组分的质量百分含量：先将单斜氧化锆微粉、氧化铝微粉、氧化铬绿细粉和糊精混合，预制成混合粉料；再将所述的骨料在混碾机中干混3～5分钟，加入磷酸二氢铝湿混5～7分钟，然后加入上述预制成的混合粉料，混碾15～30分钟，困料，压制成生坯，干燥，最后在空气中于1450～1750℃条件下烧成。
所述的电熔铬铝锆颗粒的成分及其百分含量为：Cr2O3为60～80wt％、Al2O3为10～20wt％和ZrO2为10～20wt％；电熔铬铝锆颗粒的粒径分布为：粒度为4～2mm的占20～30wt％，粒度为2～1mm的占28～40wt％，粒度为1～0.5mm的占14～20wt％，粒度为0.5～0mm的占20～28wt％。
所述的电熔锆刚玉颗粒的成分及其百分含量为：Al2O3为60～80wt％，ZrO2为20～40wt％；电熔锆刚玉颗粒的粒径分布为：粒度为4～2mm的占20～30wt％，粒度为2～1mm的占28～40wt％，粒度为1～0.5mm的占14～20wt％，粒度为0.5～0mm的占20～28wt％。
所述的单斜氧化锆微粉的粒度为＜0.01mm；氧化铝微粉的粒度为＜0.005mm；氧化铬绿细粉的粒度为＜0.045mm。所述的电熔锆刚玉颗粒的成分及其百分含量为：Al2O3为60～80wt％，ZrO2为20～40wt％；电熔锆刚玉颗粒的粒径分布为：粒度为4～2mm的占20～30wt％，粒度为2～1mm的占28～40wt％，粒度为1～0.5mm的占14～20wt％，粒度为0.5～0mm的占20～28wt％。
由于采用上述技术方案，本发明用电熔铬铝锆颗粒或电熔锆刚玉颗粒中的一种来取代现有高铬砖中的电熔氧化铬颗粒，在使用过程中当温度急剧变化时，不仅颗粒中的氧化锆发生马氏体相变产生微裂纹来抵抗热应力的冲击，提高了骨料自身的热震稳定性，而且砖在烧制过程中提高了颗粒与基质的结合强度，在界面处形成了更多的Al2O3-Cr2O3固溶体，提高了砖的热震稳定性能，因此延长了其使用寿命。
本发明所制备的高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖不仅强度高，且可提高其热震稳定性，延长了使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为了避免重复，先将本具体实施方式中所涉及到原料的技术参数统一描述如下，实施例中不再累赘：
电熔铬铝锆颗粒的成分及其百分含量为：Cr2O3为60～80wt％、Al2O3为10～20wt％和ZrO2为10～20wt％；所述的电熔铬铝锆颗粒的粒径分布为：粒度为4～2mm的占20～30wt％，粒度为2～1mm的占28～40wt％，粒度为1～0.5mm的占14～20wt％，粒度为0.5～0mm的占20～28wt％。
电熔锆刚玉颗粒的成分及其百分含量为：Al2O3为60～80wt％，ZrO2为20～40wt％；电熔锆刚玉颗粒的粒径分布为：粒度为4～2mm的占20～30wt％，粒度为2～1mm的占28～40wt％，粒度为1～0.5mm的占14～20wt％，粒度为0.5～0mm的占20～28wt％。
单斜氧化锆微粉的粒度为＜0.01mm；氧化铝微粉的粒度为＜0.005mm；氧化铬绿细粉的粒度为＜0.045mm。
实施例1
一种高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法。以60～68wt％的电熔铬铝锆颗粒为骨料，以11～15wt％的单斜氧化锆微粉、10～15wt％的氧化铝微粉和7～10wt％的氧化铬绿细粉为基质；外加上述原料2～3wt％的糊精和5～7wt％的磷酸二氢铝作为结合剂。
按所述Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖各组分的质量百分含量：先将单斜氧化锆微粉、氧化铝微粉、氧化铬绿细粉和糊精混合，预制成混合粉料；再将电熔铬铝锆颗粒在混碾机中干混3～5分钟，加入磷酸二氢铝湿混5～7分钟，然后加入上述预制成的混合粉料，混碾15～30分钟，困料，压制成生坯，干燥，最后在空气中于1450～1550℃条件下烧成。
实施例2
一种高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法。以68～76wt％的电熔铬铝锆颗粒为骨料，以7～11wt％的单斜氧化锆微粉、6～10wt％的氧化铝微粉和10～12wt％的氧化铬绿细粉为基质；外加上述原料1～2wt％的糊精和3.5～5wt％的磷酸二氢铝作为结合剂。
除烧成温度为1550～1650℃外，其余同实施例1。
实施例3
一种高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法。以76～85wt％的电熔铬铝锆颗粒为骨料，以4～8wt％的单斜氧化锆微粉、4～8wt％的氧化铝微粉和5～8wt％的氧化铬绿细粉为基质；外加上述原料0.5～1wt％的糊精和2～3.5wt％的磷酸二氢铝作为结合剂。
除烧成温度为1650～1750℃外，其余同实施例1。
实施例4
一种高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法。
除将骨料电熔铬铝锆颗粒换为电熔锆刚玉颗粒外，其余均同实施例1。
实施例5
一种高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法。
除将骨料电熔铬铝锆颗粒换为电熔锆刚玉颗粒外，其余均同实施例2。
实施例6
一种高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法。
除将骨料电熔铬铝锆颗粒换为电熔锆刚玉颗粒外，其余均同实施例3。
本具体实施方式采用电熔铬铝锆颗粒或电熔锆刚玉颗粒中的一种来取代现有高铬砖中的电熔氧化铬颗粒，在使用过程中当温度急剧变化时，不仅颗粒中的氧化锆发生马氏体相变产生微裂纹来抵抗热应力的冲击，提高了骨料自身的热震稳定性，而且砖在烧制过程中提高了颗粒与基质的结合强度，在界面处形成了更多的Al2O3-Cr2O3固溶体，提高了砖的热震稳定性能，因此延长了其使用寿命。
本发明所制备的高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖不仅强度高，且可提高其热震稳定性。现有高铬砖的热震稳定性在1100℃下风冷5次后的强度保持率为10～20％，而本实施例所制备的高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖在1100℃下风冷5次后的强度保持率为85～95％，延长了其使用寿命。
Claims (7)
1.一种高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖的制备方法，其特征在于：以60～85wt％的电熔铬铝锆颗粒或电熔锆刚玉颗粒为骨料，以4～15wt％的单斜氧化锆微粉、4～15wt％的氧化铝微粉和5～12wt％的氧化铬绿细粉为基质；外加上述原料0.5～3wt％的糊精和2～7wt％的磷酸二氢铝作为结合剂；
按所述Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖各组分的质量百分含量：先将单斜氧化锆微粉、氧化铝微粉、氧化铬绿细粉和糊精混合，预制成混合粉料；再将所述的骨料在混碾机中干混3～5分钟，加入磷酸二氢铝湿混5～7分钟，然后加入上述预制成的混合粉料，混碾15～30分钟，困料，压制成生坯，干燥，最后在空气中于1450～1750℃条件下烧成。
2.根据权利要求1所述的高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖的制备方法，其特征在于所述的电熔铬铝锆颗粒的成分及其百分含量为：Cr2O3为60～80wt％、Al2O3为10～20wt％和ZrO2为10～20wt％；电熔铬铝锆颗粒的粒径分布为：粒度为4～2mm的占20～30wt％，粒度为2～1mm的占28～40wt％，粒度为1～0.5mm的占14～20wt％，粒度为0.5～0mm的占20～28wt％。
3.根据权利要求1所述的高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖及其制备方法，其特征在于所述的电熔锆刚玉颗粒的成分及其百分含量为：Al2O3为60～80wt％，ZrO2为20～40wt％；电熔锆刚玉颗粒的粒径分布为：粒度为4～2mm的占20～30wt％，粒度为2～1mm的占28～40wt％，粒度为1～0.5mm的占14～20wt％，粒度为0.5～0mm的占20～28wt％。
4.根据权利要求1所述的高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖的制备方法，其特征在于所述的单斜氧化锆微粉的粒度为＜0.01mm。
5.根据权利要求1所述的高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖的制备方法，其特征在于所述的氧化铝微粉的粒度为＜0.005mm。
6.根据权利要求1所述的高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖的制备方法，其特征在于所述的氧化铬绿细粉的粒度为＜0.045mm。
7.根据权利要求1～6项中任一项所述的高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖的制备方法所制得的高热震Cr2O3-Al2O3-ZrO2砖。
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