CN103771877B - 玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品的制法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玻璃熔窑用耐火材料，具体是一种玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品的制法，本发明以板状刚玉为主要原料，采用烧结法生产替代电熔AZS制品，制品的化学组成以氧化物计为：Al₂O₃≥88wt％；SiO₂≤2wt％；ZrO₂≥7wt％；Fe₂O₃≤0.09wt％；余量为不可避免的杂质，杂质总量≤0.5wt％。本发明的制品具有高强度，高荷重软化温度，高抗热震、抗剥落、抗侵蚀等优点，可用于玻璃熔池的进料口碹、舌碹、挂钩砖等。

Description

玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品的制法

技术领域

本发明涉及一种玻璃熔窑用耐火材料，具体是一种玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品的制法。

背景技术

耐火材料是玻璃熔窑的主要构筑材料，其质量的优劣选择是否合理、匹配是否得当对玻璃质量能源消耗、熔窑寿命、产品成本起着重要的作用。

现有技术中，玻璃熔窑中使用加料口碹、舌碹、挂钩砖，一般使用的是熔铸AZS砖。熔铸AZS砖是用一定方法将配合料高温熔化后，浇注成具有一定形状的耐火制品，也叫熔铸锆刚玉。熔铸锆刚玉(AZS)是浮法玻璃窑、电子玻璃窑、日用玻璃窑、医药玻璃窑等各种玻璃熔窑的主体砌筑材料，其使用部位除与玻璃液接触的所有部位外，还用于火焰空间的胸墙、小炉平碹等重要部位。其不足指出是：(1)价格较贵；(2)抗热震差；(3)、更换频率高、寿命短。

申请号为“00129332.X”，名称为“熔铸锆刚玉产品及其生产方法”，其说明书全文公开了熔铸锆刚玉产品的制法，具体实施方式部分公开了该产品的化学组成。

申请号为“90106455.6”，名称为“球磨机用熔铸锆刚玉球和衬板砖”，其权利要求书及说明书公开了熔铸锆刚玉产品的化学组成和制法。

申请号为“94119419.1”、“200510017573.6”、“201010571882.9”等中国专利对该制品的化学组成在说明书中具有公开。其氧化铝含量为40-50％，氧化锆含量为30-40％。

本发明以板状刚玉为主要原料，结合硅粉、氧化锆等原料制备。为此，申请人对现有技术进行了检索，发现较接近的配方有：申请号为“201210076962.6”、名称为“锆质增韧主铁沟浇注料”的中国专利、申请号为“201210266012.X”、名称为“一种高炉主铁沟浇注料”的中国专利，其最终产品的材质、材料的性质和配方原料添加的机理与本发明有很大不同。

申请人以上述资料为技术背景，其全文公开的信息引用与此。

发明目的

本发明提供一种玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品，其具有抗热震、抗剥落、抗侵蚀等三项高品质，用于替代熔铸AZS砖，解决了玻璃液对砖的侵蚀问题，该制品使用寿命长，性价比高。

本发明具体采用的技术方案是：

一种玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品，其特征是，所述玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品的化学组成以氧化物计为：

Al₂O₃≥88wt％；

SiO₂≤2wt％；

ZrO₂≥7wt％；

Fe₂O₃≤0.09wt％；

余量为不可避免的杂质，杂质总量≤0.5wt％；

所述玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品的物理性能指标为：

体密度≥3.20％

常温耐压强度≥160MPa

1100℃水冷≥30次

显气孔率≤15％

荷重软化温度T_0.6(0.2MPa荷重)≥1650℃。

其中，不可避免的杂质为耐火材料领域常见的无害杂质，例如：Na₂O、TiO₂、K₂O等。

所述玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品的制法，依次包括原料混合、粉碎、困料、成型、干燥、烧成、加工工序，其中，所述原料混合工序由如下重量份数的原料：

结合剂为硅片线切割液废弃物，用量为5-10份，其中，硅片线切割液废弃物中含有70-80wt％的聚乙二醇、10-15wt％的金属硅微粉。

本发明中，各种原料均为常用市售商品。根据制品性能需要，技术人员可根据现有技术(也可参照背景技术)调整原料粒度，形成级配，在此不必详述。

经申请人研究发现，原料中的聚乙二醇在耐火材料原料混合过程中起到分散减水作用，同时在耐火材料成型过程中，由于具有润滑作用，而使成型的坯体致密度提高，表面光滑。

金属硅微粉具有较高的化学活性，在烧结过程中与板状刚玉、高铝矾土等反应，在颗粒界面形成莫来石晶体，提高了烧结后的耐火材料的抗热震、抗剥落、抗侵蚀性能。

其中，成型工序采用摩擦压力机进行成型(对于小件制品)或等静压成型(对于大件或异形制品)。

其中，所述烧成工序，包括在最高温为1300-1350℃下保温1-2小时。

在单斜相(m相)向四方相转变的时候会产生较大的体积变化，冷却的时候又会向相反的方向发生较大的体积变化，容易造成产品的开裂。因此一般认为，在类似材质的耐火材料中，限制了氧化锆的使用。本发明通过优化配方及烧成工艺，以减少单斜相(m相)的存在。

本发明其他工序参数本领域技术人员可根据实际需要进行选择和调整。

本发明的有益效果还在于：

1)本发明的制品在抗热震、抗剥落、抗侵蚀等性能方面优于电熔AZS制品，生产成本低，材料使用寿命长，开创了烧结法生产替代电熔AZS制品的新技术。

2)本发明的制品具有高强度，高荷重软化温度，高抗热震、抗剥落、抗侵蚀等优点，可用于玻璃熔池的进料口碹、舌碹、挂钩砖等，具有高强度及抗热震稳定性好、不易剥落的特点。

具体实施方式

实施例1：最佳实施例

1)原料配方：

板状刚玉55份，其中，粒径为0.5-1mm的板状刚玉30份，0.1-0.5mm的25份；

氧化锆16份，100目；

电熔莫来石4份，粒径为0.1-0.5mm；

红柱石20份，其中粒径为0.5-1mm的红柱石10份，0.1-0.3mm的10份；

高铝矾土22份，200目；

硅微粉5份，700目；

结合剂为硅片线切割液废弃物，用量为8份，其中，硅片线切割液废弃物中含有70-80wt％的聚乙二醇、10-15wt％的金属硅微粉。

2)上述原料混合粉碎后，困料10小时；

3)等静压成型、干燥；

4)烧成：最高温为1300-1350℃下保温2小时；

5)加工，制得玻璃熔窑用三抗烧结刚玉大砖。

6)检验：申请人委托国家建筑材料工业耐火材料产品质量监督检验测试中心对上述制品进行了检验，检验报告编号为：20136M02707号，结果如下：

体积密度平均值为3.29g/cm³；显气孔率平均值为13.8％；常压耐压强度为165MPa；热震稳定性为32次；荷重软化温度T₀₆(℃)、0.2MPa荷重大于1701。

Al₂O₃ 89.14％；SiO₂ 1.82％；ZrO₂ 7.84％；Fe₂O₃ 0.083％；K₂O 0.022％；Na₂O 0.32％。

刚玉相 91.0％，莫来石相 0％，斜锆石相 9.0％。

Claims (3)

1.一种玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品的制法，依次包括原料混合、粉碎、困料、成型、干燥、烧成、加工工序，其特征是，所述原料混合工序的原料由如下重量份数的原料组成：

结合剂为硅片线切割液废弃物，用量为5-10份，其中，硅片线切割液废弃物中含有70-80wt％的聚乙二醇、10-15wt％的金属硅微粉；

所述玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品的化学组成以氧化物计为：

Al₂O₃≥88wt％；

SiO₂≤2wt％；

ZrO₂≥7wt％；

Fe₂O₃≤0.09wt％；

余量为不可避免的杂质，杂质总量≤0.5wt％；

所述玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品的物理性能指标为：

体密度≥3.20％

常温耐压强度≥160MPa

1100℃水冷≥30次

显气孔率≤15％

荷重软化温度T_0.6，0.2MPa荷重    ≥1650℃。

2.根据权利要求1所述的玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品的制法，其特征是，所述成型工序采用摩擦压力机进行成型或等静压成型。

3.根据权利要求1所述的玻璃熔窑用三抗烧结刚玉制品的制法，其特征是，所述烧成工序，包括在最高温为1450-1550℃下保温1-2小时。