CN103601506A - 一种低气孔镁铝尖晶石-氧化锆烧结复合耐火材料及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为一种低气孔镁铝尖晶石-氧化锆烧结复合耐火材料及其生产工艺，材料配比为：5-1mm合成镁铝尖晶石35-48％、1-0.088mm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％、α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％。本发明的生产工艺为称量、配合、混练、压型、干燥后，经1650-1800℃×5-10小时烧成后制得。本发明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高耐蚀耐火材料。

Description

一种低气孔镁铝尖晶石-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镁铝尖晶石-氧化锆烧结复合耐火材料及其生产工艺，涉及一种耐火材料及其生产工艺。

背景技术

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。在水泥工业，常常使用富镁镁铝尖晶石原料。由此，我国标准GB/T26564-2011镁铝尖晶石规定：烧结镁铝尖晶石原料分SMA50、SMA66、SMA76、SMA90几个牌号，其Al₂O₃含量分别为≥48％、≥64％、≥74％和≥89％，即只生产富铝镁铝尖晶石或者富镁镁铝尖晶石，没有化学计量的镁铝尖晶石。类似，电熔镁铝尖晶石(FMA)原料也不同时控制镁铝尖晶石Al₂O₃含量的上下限，也就难以保证原料中MA含量。

目前，我国的玻璃窑广泛采用石油焦为燃料。使用石油焦替代重油后，可以大幅度降低燃料费用，获得显著效益。但是，蓄热室耐火材料的寿命从5-8年缩短到1-3年，又在很大程度上抵消了这一效益。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，原因就在于镁铝尖晶石材料中镁铝尖晶石相的纯度。如果石油焦中含有大量的硫，使飞料的(R₂O+CaO)/SO₃摩尔比≤1，剩余的SO₃将侵蚀耐火材料中的方镁石。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的含量，特别是刚玉相的含量。

但是，如果制作高纯镁铝尖晶石耐火制品，又会出现另外一个问题：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。

发明内容

本发明涉及一种低气孔镁铝尖晶石——氧化锆烧结复合耐火材料及其生产工艺，该材料依靠合成镁铝尖晶石作为骨料，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。从而，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。

本发明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，并减少方镁石相的含量。其二，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；其三，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；最后，使用高效减水剂，以有效分散微粉，形成更加致密的结构。

根据上述发明思路，提出下述具体实现措施：

材料的重量百分比配比：

上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。上述α氧化铝微粉为市售同名产品，其粒径＜10μm。上述α氧化镁微粉为市售镁砂制得的超细粉，其粒径＜10μm。上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。上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。上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。

生产工艺流程：

按照上述配比，各种原料经称量、配合、混练、压型、干燥后，经1650-1800℃×5-10小时烧成后制得本发明所述的耐火材料。

具体实施方式

实施例1：

采用氧化铝含量66％、氧化镁含量34％的合成镁铝尖晶石作为主料，配比为：5-1mm镁铝尖晶石45％，1-0.088mm镁铝尖晶石22％，＜0.088mm镁铝尖晶石23％、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60.3MPa，体积密度3.25g/cm³、显气孔率13.2％、荷重软化温度T_0.6＞1700℃、热震稳定性1100℃水冷≥10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合成镁铝尖晶石40％、1-0.088mm合成镁铝尖晶石25％、＜0.088mm合成镁铝尖晶石22％、α氧化铝微粉10％、氧化镁微粉2％、氧化锆微粉1％，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65.3MPa，体积密度3.15g/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≥5次，制得了具有良好耐高温、低气孔物理和理想化学矿物组成的耐火材料。

Claims (2)

1.一种低气孔镁铝尖晶石-氧化锆烧结复合耐火材料，其特征特征为：所述材料重量百分比配比为：

上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，α氧化铝微粉为市售同名产品，其粒径＜10μm，α氧化镁微粉为市售镁砂制得的超细粉，其粒径＜10μm，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，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，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。

2.一种权利要求1所述耐火材料的生产工艺，按照上述配比，各种原料经称量、配合、混练、压型、干燥后，烧制成型，其特征为：经过1650-1800℃×5-10小时烧成后制得权利要求1所述的耐火材料。