CN102432305A - 一种复合锆刚玉耐火球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合锆刚玉耐火球，其特征在于由含有以下组分的原料制成，特级矾土：25-50wt％、棕刚玉：32-58wt％、锆英砂：5-15wt％、粘土：2-12wt％、二氧化硅微粉：1-5wt％以及1.5-2.5wt％的有机粘结剂在1430℃烧结16小时制备而成。本发明主要是通过对原料配方中Fe2O3、K2O、Na2O的含量的控制，以及使用细料并添加适量的二氧化硅微粉来降低烧结温度的措施来提高锆刚玉耐火球的综合性能，能够满足现代球式热风炉高温段耐火球的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐火材料，具体地说，本发明涉及一种球式热风炉用复合锆刚玉耐火球及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济快速发展和科技水平日新月异的提高，对陶瓷类产品的品种和质量的要求越来越高，促进了国内陶瓷、建材、钢铁等行业的蓬勃发展。随着新材质陶瓷的研究开发成功和陶瓷类产品的更新换代，生产厂家在产品的烧结工艺、生产装备方面也在不断进行改进，对高炉材料和炉具耐火制品提出了更高的要求，传统的粘土质、高铝质、熔融石英石质、氧化硅结合碳化硅质等耐火制品已经无法满足使用要求，开发适应高耐反应性、抗氧化、高强度、较长使用寿命的高性能耐火制品已经成为发展趋势。
球式热风炉是20多年来推广应用的高炉生产新技术，与传统的热风炉相比，具有投资少、热效率高、节能节水的优点。在应用过程中，球与球自然堆积，使其形成曲线气流通道，实现热交换。球式热风炉使用的换热元件为耐火球，目前主要有镁铝质耐火球和高铝质耐火球，但是上述耐火球由于气孔率高、体积密度低、强度低、热稳定性差等原因，在使用中会粉化破损、碎球、粘结等问题，减小气流通道，降低了送风温度，最好导致频繁的停炉、环球和大修；而且它们的热容量和强度不够高，很难满足现代长寿高炉球式热风炉的技术要求。
目前热风炉蓄热室风温一般在1250℃以上，球床高度一般在7米左右，球床的阻力较大，需要周期性换球。使用现有技术中的镁铝质耐火球和高铝质耐火球，会造成换球周期短，不利于提高生产效率和节能降耗。因而为了适应球式热风炉技术大型化，解决球床寿命低以及频繁换球的问题，研制开发新材质耐火球是当务之急。
发明内容
为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于热风炉蓄热室的耐火球及其制备方法。本发明的复合锆刚玉耐火球具有气孔率低、密度高、常温耐压强度高、荷重软化温度高、热震稳定性能优异、使用寿命长的特点，它能够满足现代长寿高炉球式热风炉的技术要求，特别适用于高炉球式热风炉的高温段和/或中温段。
本发明通过以下技术方案实现：
一种复合锆刚玉耐火球，其特征在于由含有以下组分的原料在1430℃烧结16小时制备而成，所述的原料为特级矾土：25-50wt％、棕刚玉：32-58wt％、锆英砂：5-15wt％、粘土：2-12wt％、二氧化硅微粉：1-5wt％以及1.5-2.5wt％的有机粘结剂；其中所述的特级矾土的化学成分中：Al2O3≥94wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥3.3g/cm3；棕刚玉的化学成分中：Al2O3≥95wt％、Fe2O3≤1.0wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥3.8g/cm3；锆英砂的化学成分中：ZrO2≥65wt％、Fe2O3≤1.0wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥4.6g/cm3；粘土的化学成分为：Al2O3≥36wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O≤1.0wt％；耐火球成品中Al2O3≥68wt％、Fe2O3≤0.8wt％、K2O+Na2O≤0.5wt％。
优选地，本发明的复合锆刚玉耐火球，由以下组分的原料制成：特级矾土：30-45wt％、棕刚玉：42-53wt％、锆英砂：8-12wt％、粘土：3-5wt％、二氧化硅微粉：2-5wt％以及1.5-2.5wt％的粘结剂；耐火球成品中Al2O3≥82wt％、Fe2O3≤0.8wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％。
更优选地，本发明的复合锆刚玉耐火球，由以下组分的原料制成：特级矾土：38wt％、棕刚玉：45wt％、锆英砂：9.0wt％、粘土：3.0wt％、二氧化硅微粉：3.0wt％以及2.0wt％的粘结剂；耐火球成品中Al2O3≥85wt％、ZrO2≥6wt％、Fe2O3≤0.7wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％。
本发明制备的耐火球荷重软化温度(0.2MPa)大于1580℃、优选地，高于1620℃，体积密度大于3.20g/m3，气孔率小于15％，常温耐压强度高于58KN/球、优选地高于65KN/球，热震稳定性(1100℃)不低于15次，优选地，不低于20次。
本发明所述的有机粘结剂为水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、糊精、聚乙烯醇、聚酯树脂、木质素磺酸钙；优选地，本发明的粘结剂为糊精。本发明所述的糊精是指淀粉经酶法或者化学方法水解得到的降解产物，实际为数个至数十个葡萄糖单位的寡糖和聚糖的混合物，常用的例如白糊精、黄糊精或英国胶。使用的糊精液密度为1.16-1.20g/m3。采用糊精作为粘结剂可以进一步提高本发明的耐火球的性能。
矾土是由三种铝的氢氧化物以不同的比例组成的胶体混合物。被用于制造耐火材料的矾土，被称为耐火级矾土。本发明所要求的特级矾土的化学成分中：Al2O3≥94wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥3.3g/cm2。所述的特级矾土可以通过碎矿、粉碎、浮选、磁选、磨矿、均化、成球、干燥、煅烧的工艺制备成均质的特级矾土熟料。
棕刚玉是以优质铝矾土为原料，无烟煤、铁屑，在电弧中经过2000℃以上高温熔炼制成，经过自磨机粉碎整形，磁选去铁，筛分成多种粒度，其质地致密、硬度高，粒形成球状，适用于制造高级耐火材料。本发明所述的棕刚玉所要求达到的化学成分为：Al2O3≥95wt％、Fe2O3≤1.0wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥3.8g/cm3。
锆英砂又称为锆砂或者锆英石，是一种以锆的硅酸盐为主要组成的矿物，它具有熔点高(2190-2420℃)、线膨胀系数小、热导率低，锆英石经过水选、电选、磁选等选矿工艺可以得到锆英砂精料。本发明所述的锆英砂所要求达到的化学成分为：ZrO2≥65wt％、Fe2O3≤1.0wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥4.6g/cm3。
粘土一般由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成。本发明所述的粘土所要求达到的化学成分为：Al2O3≥36wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O≤1.0wt％，优选为水铝英石粘土。
优选地，为了进一步提高耐火球的抗热震性能，本发明的原料中还含有0.5-1.3wt％的多晶MgAl2O4。
本发明中加入锆英砂的目的是提高耐火球的抗热震性和热容量，加入棕刚玉能够提高耐火球的密度、常温耐压强度、荷重软化温度，加入粘土和二氧化硅微粉的目的是起结合剂和烧结剂作用，降低烧成温度、提高高温使用性能等；特别地，本发明的发明人通过实验发现通过控制原料组分中Fe2O3、K2O、Na2O的含量，进而分别控制耐火球成品中的Fe2O3≤0.8wt％、K2O+Na2O≤0.5wt％的时候，出人意料的可以显著地提高耐火球的常温耐压强度、荷重软化温度和热震稳定性；进而申请人完成了本发明。
本发明所述的复合锆刚玉耐火球的制备方法如下：
本发明的复合锆刚玉耐火球，由含有以下组分的原料制成：特级矾土：25-50wt％、棕刚玉：32-58wt％、锆英砂：5-15wt％、粘土：2-12wt％、二氧化硅微粉：1-5wt％以及1.5-2.5wt％的有机粘结剂；其中所述的特级矾土的化学成分中：Al2O3≥94wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥3.3g/cm3；棕刚玉的化学成分中：Al2O3≥95wt％、Fe2O3≤1.0wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥3.8g/cm3；锆英砂的化学成分中：ZrO2≥65wt％、Fe2O3≤1.0wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥4.6g/cm3；粘土的化学成分为：Al2O3≥36wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O≤1.0wt％；其特征在于所述的制备方法包括以下工艺：
(1)原料准备：将糊精在打浆机中用热水配置成密度为1.16-1.20g/cm3的糊精液；按上述比例的特级矾土、棕刚玉、锆英砂、粘土以及二氧化硅微粉经磁选后采用干法共混的方法制备成细粉料，细粉料的平均直径低于100μm；
(2)混碾：在细粉料中加入密度为1.16-1.20g/cm3的糊精液碾匀；
(3)机压成型：将混碾料由成型机压制成球坯；
(4)球坯干燥：球坯首先自然干燥12-36小时，然后由烘干炉进行烘干，使得其残余水分低于1.0％；
(5)将干燥后的球坯置于烧结炉中在1430℃烧结16小时，自然降温冷却后得到耐火球成品。
本发明所述的粘结剂为水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、糊精、聚乙烯醇、聚酯树脂、木质素磺酸钙；优选地，本发明的粘结剂为糊精。本发明所述的糊精是指淀粉经酶法或者化学方法水解得到的降解产物，实际为数个至数十个葡萄糖单位的寡糖和聚糖的混合物，常用的例如白糊精、黄糊精或英国胶。使用的糊精液密度为1.16-1.20g/m3。采用糊精作为粘结剂可以进一步提高本发明的耐火球的性能。
优选地，为了进一步提高耐火球的抗热震性能，本发明的原料中还含有0.5-1.3wt％的多晶MgAl2O4。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、体积密度高，热容量大。体积密度≥3.2g/cm3，显气孔率≤15％。
2、强度高，抗热震性能好。耐压强度≥60KN/球，抗热震性(1100℃，水冷)≥15次。在使用过程中不粉化破损。
3、荷重软化温度高。荷重软化温度(0.2MPa)≥1580℃。使用过程不产生粘结变形。
4、本发明通过严格控制原料中Fe2O3、K2O、Na2O的含量得到了高性能的锆刚玉耐火球，显著提高了耐火球的使用寿命，满足现代球式热风炉高温段耐火球的使用要求。
5、与现有技术的常规烧结工艺相比，本发明通过采用细粉料以及使用了二氧化硅微粉，降低了烧结温度，从而使得耐火球的性质更加稳定，提高了耐火球的常温耐压强度以及热震稳定性。
具体实施方式
本发明实施例中的复合锆刚玉耐火球的原料：
特级矾土：Al2O3≥94wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥3.3g/cm3；
棕刚玉：Al2O3≥95wt％、Fe2O3≤1.0wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥3.8g/cm3；
锆英砂：ZrO2≥65wt％、Fe2O3≤1.0wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥4.6g/cm3；
粘土：Al2O3≥36wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O≤1.0wt％。
二氧化硅微粉、可选的多晶MgAl2O4。
有机粘结剂，糊精液，密度为：1.16-1.20g/cm3。
实施例1
某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75复合锆刚玉耐火球，其配比(重量百分比)为：特级矾土：25wt％、棕刚玉：55wt％、锆英砂：10wt％、粘土：5wt％、二氧化硅微粉：3.5wt％以及1.5wt％的糊精。矿物颗粒磁选后采用干法共混的方法制备成细粉料；细粉料中加入密度为1.20g/cm3的糊精液混碾均匀；用成型机将混碾料制成球坯，球坯经自然干燥和烘干炉烘干后使其水分低于1.0％，然后在烧结炉中在1430℃烧结16小时。
实施例2
某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75复合锆刚玉耐火球，其配比(重量百分比)为：特级矾土：50wt％、棕刚玉：32wt％、锆英砂：10wt％、粘土：3wt％、二氧化硅微粉：3wt％以及2wt％的糊精。矿物颗粒磁选后采用干法共混的方法制备成细粉料；细粉料中加入密度为1.20g/cm3的糊精液混碾均匀；用成型机将混碾料制成球坯，球坯经自然干燥和烘干炉烘干后使其水分低于1.0％，然后在烧结炉中在1430℃烧结16小时。
实施例3
某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75复合锆刚玉耐火球，其配比(重量百分比)为：特级矾土：30wt％、棕刚玉：50wt％、锆英砂：10wt％、粘土：4wt％、二氧化硅微粉：4wt％以及2wt％的糊精。矿物颗粒磁选后采用干法共混的方法制备成细粉料；细粉料中加入密度为1.20g/cm3的糊精液混碾均匀；用成型机将混碾料制成球坯，球坯经自然干燥和烘干炉烘干后使其水分低于1.0％，然后在烧结炉中在1430℃烧结16小时。
实施例4
某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75复合锆刚玉耐火球，其配比(重量百分比)为：特级矾土：40wt％、棕刚玉：42wt％、锆英砂：10wt％、粘土：3wt％、二氧化硅微粉：3wt％以及2wt％的糊精。矿物颗粒磁选后采用干法共混的方法制备成细粉料；细粉料中加入密度为1.20g/cm3的糊精液混碾均匀；用成型机将混碾料制成球坯，球坯经自然干燥和烘干炉烘干后使其水分低于1.0％，然后在烧结炉中在1430℃烧结16小时。
实施例5
某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75复合锆刚玉耐火球，其配比(重量百分比)为：特级矾土：38wt％、棕刚玉：45wt％、锆英砂：9wt％、粘土：3wt％、二氧化硅微粉：3wt％以及2wt％的糊精。矿物颗粒磁选后采用干法共混的方法制备成细粉料；细粉料中加入密度为1.20g/cm3的糊精液混碾均匀；用成型机将混碾料制成球坯，球坯经自然干燥和烘干炉烘干后使其水分低于1.0％，然后在烧结炉中在1430℃烧结16小时。
实施例6
某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75复合锆刚玉耐火球，其配比(重量百分比)为：特级矾土：38wt％、棕刚玉：45wt％、锆英砂：9wt％、粘土：3wt％、二氧化硅微粉：3wt％以及2wt％的木质纤维素。矿物颗粒磁选后采用干法共混的方法制备成细粉料；细粉料中加入密度为1.25g/cm3的木质纤维素液混碾均匀；用成型机将混碾料制成球坯，球坯经自然干燥和烘干炉烘干后使其水分低于1.0％，然后在烧结炉中在1430℃烧结16小时。
实施例7
某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75复合锆刚玉耐火球，其配比(重量百分比)为：特级矾土：38wt％、棕刚玉：45wt％、锆英砂：8wt％、粘土：3wt％、二氧化硅微粉：3wt％、多晶MgAl2O4：1wt％以及2wt％的糊精。矿物颗粒磁选后采用干法共混的方法制备成细粉料；细粉料中加入密度为1.25g/cm3的糊精液混碾均匀；用成型机将混碾料制成球坯，球坯经自然干燥和烘干炉烘干后使其水分低于1.0％，然后在烧结炉中在1430℃烧结16小时。
实施例8
某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75复合锆刚玉耐火球，其配比(重量百分比)为：特级矾土：30wt％、棕刚玉：49wt％、锆英砂：10wt％、粘土：4wt％、二氧化硅微粉：4wt％、多晶MgAl2O4：1wt％以及2wt％的糊精。矿物颗粒磁选后采用干法共混的方法制备成细粉料；细粉料中加入密度为1.20g/cm3的糊精液混碾均匀；用成型机将混碾料制成球坯，球坯经自然干燥和烘干炉烘干后使其水分低于1.0％，然后在烧结炉中在1430℃烧结16小时。
比较例1-2
比较例1-2中的复合锆刚玉耐火球的原料：
特级矾土：Al2O3≥94wt％、Fe2O3：1.2wt％、K2O+Na2O：0.8wt％；
棕刚玉：Al2O3≥95wt％、Fe2O3：1.3wt％、K2O+Na2O：0.7wt％；
锆英砂：ZrO2≥65wt％、Fe2O3：1.0wt％、K2O+Na2O：1.2wt％；
粘土：Al2O3≥36wt％、Fe2O3：1.8wt％、K2O+Na2O：2.0wt％。
比较例1
某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75复合锆刚玉耐火球，其配比(重量百分比)为：特级矾土：25wt％、棕刚玉：55wt％、锆英砂：10wt％、粘土：5wt％、二氧化硅微粉：3.5wt％以及1.5wt％的糊精。矿物颗粒采用干法共混的方法制备成细粉料；细粉料中加入密度为1.20g/cm3的糊精液混碾均匀；用成型机将混碾料制成球坯，球坯经自然干燥和烘干炉烘干后使其水分低于1.0％，然后在烧结炉中在1430℃烧结16小时。
比较例2
某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75复合锆刚玉耐火球，其配比(重量百分比)为：特级矾土：38wt％、棕刚玉：45wt％、锆英砂：9wt％、粘土：3wt％、二氧化硅微粉：3wt％以及2wt％的糊精。矿物颗粒采用干法共混的方法制备成细粉料；细粉料中加入密度为1.20g/cm3的糊精液混碾均匀；用成型机将混碾料制成球坯，球坯经自然干燥和烘干炉烘干后使其水分低于1.0％，然后在烧结炉中在1430℃烧结16小时。
比较例3-4
比较例3-4中使用的矿物原料
高铝矾土：Al2O3：88-89wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O：0.6-0.8wt％；
棕刚玉：Al2O3≥95wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O：0.5wt％；
锆英砂：ZrO2≥64wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O：0.7wt％；
粘土：Al2O3≥36wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O：2.5wt％。
比较例3
某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75复合锆刚玉耐火球，其配比为：高铝矾土：30wt％、棕刚玉：55wt％、锆英砂：6wt％、粘土：5wt％、莫来石：5wt％。矿物颗粒采用干法共混的方法制备成细粉料；细粉料中加入密度为1.25g/cm3的木质纤维素液(木质素占矿物原料的6％)混碾均匀；用成型机将混碾料制成球坯，球坯经自然干燥和烘干炉烘干后使其水分低于1.0％，然后在烧结炉中在1430℃烧结16小时。
比较例4
某高炉球式热风炉在高温段采用的Φ75复合锆刚玉耐火球，其配比为：高铝矾土：30wt％、棕刚玉：55wt％、锆英砂：6wt％、粘土：5wt％、莫来石：5wt％。矿物颗粒采用干法共混的方法制备成细粉料；细粉料中加入密度为1.25g/cm3的木质纤维素液(木质素占矿物原料的6％)混碾均匀；用成型机将混碾料制成球坯，球坯经自然干燥和烘干炉烘干后使其水分低于1.0％，然后在烧结炉中在1550℃烧结8小时。
比较例5
与实施例5相比，使用的基料中仅控制部分原料的Fe2O3的含量，使得抗热震砖成品中Fe2O3的含量为0.75wt％、K2O+Na2O的含量为0.65wt％。
比较例6
与实施例5相比，使用的基料中仅控制部分原料的K2O+Na2O的含量，使得抗热震砖成品中Fe2O3的含量为0.90wt％、K2O+Na2O的含量为0.40wt％。
对实施例1-8以及比较例1-6所制备的锆刚玉耐火球的各技术指标进行测试。测试所得的技术指标数据在表1中列出。实施例1-8以及比较例1-6所制备的锆刚玉耐火球的化学分析结果显示在表2中。
表1：实施例以及比较例的锆刚玉耐火球技术指标数据
由实施例1-8可以看出，本发明的耐火砖的显气孔率低于15％、体积密度高于3.20g/cm3、常温耐压强度大于等于60KN/球(直径75mm)、荷重软化温度高于1580℃、热震稳定性大于等于15次。实施例5与实施例6相比，采用糊精为有机粘结剂的耐火球的性能明显优于本领域惯用的以木质纤维素为有机粘结剂的耐火球，发明人需要指出的是通常不使用糊精作为耐火球的有机粘结剂，相反的通常使用木质纤维素，因而使用糊精所产生的效果是本领域的技术难以预料的，产生了意料不到的技术效果。
由实施例7与实施例5、实施例8与实施例3的比较可知，添加1wt％的多晶MgAl2O4可以显著提高耐火球的热震稳定性。
由实施例1与比较例1的性能对比可知，通过控制原料中的Fe2O3、K2O、Na2O的含量，耐火球的常温耐压强度、荷重软化温度以及热震稳定性均有了明显的提高。同样的，由实施例5与比较例2的性能对比也得出类似的结论。
比较例4为发明人已知的高性能锆刚玉耐火球的方案，它的烧结温度要显著高于本申请的1430℃，然而其显气孔率、体积密度、热震稳定性均要低于本发明。比较例4的锆刚玉耐火球的综合性能更是显著低于优选的技术方案(实施例5、7)的综合性能。
由比较例3和比较例4的比较可知，选用比较例4技术方案中的原料配方在本发明的烧结温度下烧结并不能得到满意的性能指标，原因是对于实施例4的原料配方，本发明的烧结温度是明显不够的。
由比较例5-6与实施例5的比较可知，仅控制成品球中Fe2O3的含量或者K2O+Na2O的含量并不能提升耐火球的综合性能；与实施例5的耐火球的性能相比差距甚远。而只有如本发明那样将耐火成品中的Fe2O3含量控制不高于0.8wt％，同时K2O+Na2O的含量不高于0.5wt％的时候，耐火球成品的性能才会有质的飞跃，这是本发明的主要贡献点之一。
表2：实施例以及比较例的锆刚玉耐火球的化学分析结果
| 编号 | Fe2O3wt％ | K2O+Na2O wt％ |
| 实施例1 | 0.68 | 0.45 |
| 实施例2 | 0.75 | 0.41 |
| 实施例3 | 0.67 | 0.32 |
| 实施例4 | 0.73 | 0.30 |
| 实施例5 | 0.66 | 0.31 |
| 实施例6 | 0.66 | 0.32 |
| 实施例7 | 0.67 | 0.30 |
| 实施例8 | 0.67 | 0.32 |
| 比较例1 | 1.15 | 0.78 |
| 比较例2 | 1.12 | 0.76 |
| 比较例3 | 1.09 | 0.73 |
| 比较例4 | 1.08 | 0.72 |
| 比较例5 | 0.75 | 0.65 |
| 比较例6 | 0.90 | 0.40 |
通过总结可知，本发明主要是通过对原料配方中Fe2O3、K2O、Na2O的含量的控制，以及通过各组分尤其是比例的控制，并添加适量的二氧化硅微粉来降低烧结温度的措施来提高锆刚玉耐火球的综合性能。在优选方案中，本发明的发明人通过使用糊精粘结剂进一步提高了锆刚玉耐火球的性能；另外还通过添加多晶的MgAl2O4来提高耐火球的热震稳定性。尤其是实施例5、7制备的锆刚玉耐火球，其综合性能尤其优异。
以上所述，仅为本发明的优选的实施例，不能解释为以此限定本发明的范围，凡在本发明的权利要求书要求保护的范围内所做出的等同的变形和改变的实施方式均在本发明要求保护的范围内。
Claims (9)
1.一种复合锆刚玉耐火球，其特征在于由含有以下组分的原料在1430℃烧结16小时制备而成，所述的原料为特级矾土：25-50wt％、棕刚玉：32-58wt％、锆英砂：5-15wt％、粘上：2-12wt％、二氧化硅微粉：1-5wt％以及1.5-2.5wt％的有机粘结剂；其中所述的特级矾土的化学成分中：Al2O3≥94wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥3.3g/cm3；棕刚玉的化学成分中：Al2O3≥95wt％、Fe2O3≤1.0wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥3.8g/cm3；锆英砂的化学成分中：ZrO2≥65wt％、Fe2O3≤1.0wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥4.6g/cm3；粘土的化学成分为：Al2O3≥36wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O≤1.0wt％；耐火球成品中Al2O3≥68wt％、Fe2O3≤0.8wt％、K2O+Na2O≤0.5wt％。
2.如权利要求1所述的复合锆刚玉耐火球，其特征在于所述的原料为特级矾土：30-45wt％、棕刚玉：42-53wt％、锆英砂：8-12wt％、粘土：3-5wt％、二氧化硅微粉：2-5wt％以及1.5-2.5wt％的粘结剂；耐火球成品中Al2O3≥82wt％、Fe2O3≤0.8wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％。
3.如权利要求2所述的复合锆刚玉耐火球，其特征在于所述的原料为特级矾土：38wt％、棕刚玉：45wt％、锆英砂：9.0wt％、粘土：3.0wt％、二氧化硅微粉：3.0wt％以及2.0wt％的粘结剂；耐火球成品中Al2O3≥85wt％、ZrO2≥6wt％、Fe2O3≤0.7wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％。
4.如权利要求3所述的复合锆刚玉耐火球，其特征在于所述的有机粘结剂为糊精。
5.如权利要求1所述的复合锆刚玉耐火球，其特征在于所述的原料中还含有0.5-1.3wt％的多晶MgAl2O4。
6.如权利要求1所述的复合锆刚玉耐火球，其特征在于所述的原料为特级矾土：38wt％、棕刚玉：45wt％、锆英砂：8wt％、粘土：3wt％、二氧化硅微粉：3wt％、多晶MgAl2O4：1wt％以及2wt％的糊精；耐火球成品中Al2O3≥82wt％、Fe2O3≤0.7wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％。
7.如权利要求1-6任一项所述的复合锆刚玉耐火球的制备方法，所述的复合锆刚玉耐火球，由含有以下组分的原料制成：特级矾土：25-50wt％、棕刚玉：32-58wt％、锆英砂：5-15wt％、粘土：2-12wt％、二氧化硅微粉：1-5wt％以及1.5-2.5wt％的有机粘结剂；其中所述的特级矾土的化学成分中：Al2O3≥94wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥3.3g/cm3；棕刚玉的化学成分中：Al2O3≥95wt％、Fe2O3≤1.0wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥3.8g/cm3；锆英砂的化学成分中：ZrO2≥65wt％、Fe2O3≤1.0wt％、K2O+Na2O≤0.4wt％，体积密度≥4.6g/cm3；粘土的化学成分为：Al2O3≥36wt％、Fe2O3≤1.5wt％、K2O+Na2O≤1.0wt％；其特征在于所述的制备方法包括以下工艺：
(1)原料准备：将糊精在打浆机中用热水配置成密度为1.16-1.20g/cm3的糊精液；按上述比例的特级矾土、棕刚玉、锆英砂、粘土以及二氧化硅微粉经磁选后采用干法共混的方法制备成细粉料，细粉料的平均直径低于100μm
(2)混碾：在细粉料中加入密度为1.16-1.20g/cm3的糊精液碾匀；
(3)机压成型：将混碾料由成型机压制成球坯；
(4)球坯干燥：球坯首先自然干燥12-36小时，然后由烘干炉进行烘干，使得其残余水分低于1.0％；
(5)将干燥后的球坯置于烧结炉中在1430℃烧结16小时，自然降温冷却后得到耐火球成品。
8.如权利要求7所述的复合锆刚玉耐火球的制备方法，其特征在于所述的有机粘结剂为糊精。
9.如权利要求7或8所述的复合锆刚玉耐火球的制备方法，其特征在于所述的原料中还含有0.5-1.3wt％的多晶MgAl2O4。
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