CN104478452A

CN104478452A - 一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品

Info

Publication number: CN104478452A
Application number: CN201410764474.3A
Authority: CN
Inventors: 尹洪基; 耿可明; 胡飘; 程贺朋; 吴爱军; 王晗; 谭清华; 张永治; 石鹏坤
Original assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2015-04-01

Abstract

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，以氧化铝空心球为骨料，添加α-Al₂O₃粉、氧化铬细粉和氧化铬粉作基质，加入结合剂，经混料、成型和干燥后，高温烧制而成。本发明利用α-Al₂O₃粉和氧化铬原料反应，形成的铝铬固溶体作为隔热制品基质，从而使本发明的制品具有耐磨性好、抗侵蚀性优、抗热震性优和强度高等特点。

Description

一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品。

背景技术

作为裂解炉内衬或水煤浆加压气化炉背衬的氧化铝空心球隔热制品，使用过程中受到腐蚀性气体、烟气及烟气中杂质冲刷和侵蚀，造成制品内外结构差异，进而引起隔热制品损毁；窑炉使用中的温度波动所产生的热应力，也易引起制品损坏，从而造成隔热制品使用寿命短。因此需要开发耐磨性好和抗侵蚀性优、抗热震性优和强度高，能满足作为裂解炉内衬或水煤浆加压气化炉背衬的新型氧化铝空心球隔热制品。

普通氧化铝空心球隔热制品以氧化铝空心球为骨料，以α-Al₂O₃粉为基质，以硫酸铝溶液或磷酸溶液作结合剂，经混料、成型和干燥后于1650～1700℃保温2～8h烧成。该方法制备的隔热制品，仅以氧化铝空心球和α-Al₂O₃粉作原料，经高温烧成后，α-Al₂O₃粉成为制品基质部分，即刚玉相，而制品基质部分为制品的薄弱环节，刚玉相抗杂质冲刷和侵蚀效果差，导致普通氧化铝空心球隔热制品抗杂质冲刷和侵蚀效果差；同时制品基质部分为刚玉相，与氧化铝空心球同属刚玉相，因而抗热震性能差，无法承受窑炉温度波动，因而普通氧化铝空心球隔热制品存在使用寿命短的不足。

发明内容

本发明的目的是提出一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，利用铬刚玉相的抗侵蚀性和耐磨性优于刚玉相，铬刚玉相的热膨胀系数与刚玉相差异的特征，制备的含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品具有耐磨性好、抗侵蚀性优和抗热震性优的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，所述氧化铝空心球隔热制品的原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化铝空心球55～70%，粒度＜0.044 mm的α-Al₂O₃粉15～30%，粒度为0.044～0.088 mm的氧化铬细粉0～7%，粒度＜0.044 mm的氧化铬粉2～15%，其中，氧化铝空心球按小于等于3 mm、大于2 mm，小于等于2 mm、大于1 mm，小于等于1mm、大于0.2 mm筛选分级后，并分别占氧化铝空心球隔热制品原料总重量的10～30%、10～30%、10～30%；结合剂加入量为上述原料总重量的5～10%；将α-Al₂O₃粉、氧化铬粉和氧化铬细粉放置在混料设备进行混合，均匀混合后的料称作混合粉，用作基质；在氧化铝空心球中加入结合剂，充分搅拌均匀润湿后；再加入混合粉，混合均匀；采用加压震动方式制备各种所需尺寸的坯体，经100～110℃干燥24～36小时后，于1550～1650℃保温6～10小时烧成制得。所述含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品的抗热震性能，在1100℃～水冷试验条件下，抗热震次数达到10次以上；常温耐压强度达到20 MPa以上；化学成分，Cr₂O₃：4～15%，Al₂O₃：85～96%。

耐火制品的基质通常是制品结构的薄弱环节，因此本发明在基质中引入氧化铬原料，高温烧成时，氧化铬粉及氧化铬细粉与α-Al₂O₃粉作用，在含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品的基质内产生固溶作用，形成铝铬固溶体，也即铬刚玉相，作为含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品的基质，铬刚玉相的抗侵蚀性和耐磨性显著优于单一α-Al₂O₃粉经高温烧成后形成的刚玉相，势必使含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品的抗侵蚀性和耐磨性远优于采用刚玉相作为基质的普通氧化铝空心球隔热制品，克服了普通氧化铝空心球隔热制品易受侵蚀和磨损的缺陷。本发明利用铬刚玉相的膨胀系数与刚玉相的差异，提高了氧化铝空心球隔热制品的抗热震性能，在1100℃～水冷试验条件下，含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品的抗热震次数至少在10次以上，远高于普通氧化铝空心球隔热制品的1～3次，从而克服了普通氧化铝空心球隔热制品抗热震性能不足的缺陷。本发明采用铬刚玉相作为含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品的基质，具有结合强度高的特征，从而使含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品的常温耐压强度达到20 MPa以上，克服了普通氧化铝空心球隔热制品仅有10 MPa的不足。

一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，氧化铝空心球的Al₂O₃≥99%。

一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，α-Al₂O₃粉的Al₂O₃≥99%。

一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，氧化铬细粉的Cr₂O₃≥95%。

一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，氧化铬粉的Cr₂O₃≥99%。

一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，原料组分及重量百分比的优选为：粒度为0.2～3 mm的氧化铝空心球60～70%，粒度＜0.044 mm的α-Al₂O₃粉20～30%，粒度为0.044～0.088 mm的氧化铬细粉0～5%，粒度＜0.044 mm的氧化铬粉2～10%，其中，氧化铝空心球按小于等于3 mm、大于2 mm，小于等于2 mm、大于1 mm，小于等于1mm、大于0.2 mm筛选分级后，并分别占氧化铝空心球隔热制品原料总重量的15～25%、15～25%、15～25%；结合剂加入量为上述原料总重量的5～9%，所述结合剂为磷酸二氢铝和磷酸溶液中的一种，或两种的组合溶液；结合剂为糊精、葡萄糖、木质素磺酸钙溶液中的一种，或其中两种、三种的组合溶液。

具体实施方式

本发明根据不连续尺寸颗粒的堆积和连续尺寸颗粒的分布与堆积对氧化铝空心球进行最佳匹配，添加α-Al₂O₃粉、氧化铬粉和氧化铬细粉，加入结合剂，生产出含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品。在以下实施例中，氧化铝空心球的Al₂O₃≥99%；α-Al₂O₃粉的粒度＜0.044 mm，Al₂O₃≥99%；氧化铬粉的粒度＜0.044 mm，Cr₂O₃≥99%；氧化铬细粉的粒度为0.044～0.088 mm，Cr₂O₃≥95%；将α-Al₂O₃粉、氧化铬粉和氧化铬细粉放置在混料设备进行混合，均匀混合后的料称作混合粉，用作基质；在氧化铝空心球中加入结合剂，充分搅拌均匀润湿后；再加入混合粉，混合均匀；采用加压震动方式制备各种所需尺寸的坯体，经100～110℃干燥24～36小时后，于1550～1650℃保温6～10小时烧成制得。

实施例1：一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品。氧化铝空心球隔热制品的原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化铝空心球60%，α-Al₂O₃粉30%，氧化铬粉10%；结合剂磷酸二氢铝溶液加入量为上述原料总重量9%；其中，所述的氧化铝空心球颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm，小于等于2 mm、大于1 mm，小于等于1mm、大于0.2 mm进行级配，并分别占氧化铝空心球隔热制品原料总重量的25%，20%，15%；在1550℃条件下保温8小时烧成。

本实施例所获得的氧化铝空心球隔热制品的体积密度为1.4～1.5 g/cm³，常温耐压强度为20～30MPa；在1100℃～水冷试验条件下，抗热震次数为13次；Al₂O₃：89.8%，Cr₂O₃：9.8%。

实施例2：一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品。氧化铝空心球隔热制品的原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化铝空心球60%，α-Al₂O₃粉25%，氧化铬粉10%，氧化铬细粉5%；结合剂磷酸溶液加入量为上述原料总重量9%；其中，所述的氧化铝空心球颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm，小于等于2 mm、大于1 mm，小于等于1mm、大于0.2 mm进行级配，并分别占氧化铝空心球隔热制品原料总重量的20%，25%，15%；在1600℃条件下保温8小时烧成。

本实施例所获得的氧化铝空心球隔热制品的体积密度为1.5～1.6 g/cm³，常温耐压强度为30～40 MPa；在1100℃～水冷试验条件下，抗热震次数为11次； Al₂O₃：84.9%，Cr₂O₃：14.5%。

实施例3：一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品。氧化铝空心球隔热制品的原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化铝空心球65%，α-Al₂O₃粉28%，氧化铬粉2%，氧化铬细粉5%；结合剂糊精溶液加入量为上述原料总重量5%；其中，所述的氧化铝空心球颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm，小于等于2 mm、大于1 mm，小于等于1mm、大于0.2 mm进行级配，并分别占氧化铝空心球隔热制品原料总重量的25%，15%，25%；在1650℃条件下保温8小时烧成。

本实施例所获得的氧化铝空心球隔热制品的体积密度为1.4～1.5 g/cm³，常温耐压强度为20～30 MPa；在1100℃～水冷试验条件下，抗热震次数为15次； Al₂O₃：92.6%，Cr₂O₃：6.5%。

实施例4：一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品。氧化铝空心球隔热制品的原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化铝空心球70%，α-Al₂O₃粉25%，氧化铬粉2%，氧化铬细粉3%；结合剂木质素磺酸钙溶液加入量为上述原料总重量6%；其中，所述的氧化铝空心球颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm，小于等于2 mm、大于1 mm，小于等于1mm、大于0.2 mm进行级配，并分别占氧化铝空心球隔热制品原料总重量的25%，25%，20%；在1650℃条件下保温10小时烧成。

本实施例所获得的氧化铝空心球隔热制品的体积密度为1.3～1.4 g/cm³，常温耐压强度为20～30 MPa；在1100℃～水冷试验条件下，抗热震次数为14次； Al₂O₃：94.7%，Cr₂O₃：4.6%。

Claims

1.一种含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，其特征在于：所述氧化铝空心球隔热制品的原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化铝空心球55～70%，粒度＜0.044 mm的α-Al₂O₃粉15～30%，粒度为0.044～0.088 mm的氧化铬细粉0～7%，粒度＜0.044 mm的氧化铬粉2～15%；结合剂加入量为上述原料总重量的5～10%；将α-Al₂O₃粉、氧化铬粉和氧化铬细粉放置在混料设备进行混合，均匀混合后的料称作混合粉，用作基质；在氧化铝空心球中加入结合剂，充分搅拌均匀润湿后；再加入混合粉，混合均匀；采用加压震动方式制备各种所需尺寸的坯体，经100～110℃干燥24～36小时后于1550～1650℃保温6～10小时烧成制得；所述含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品的抗热震性能，在1100℃～水冷试验条件下，抗热震次数达到10次以上；常温耐压强度达到20 MPa以上；化学成分，Cr₂O₃：4～15%，Al₂O₃：85～96%。

2.根据权利要求1所述的含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，其特征在于：原料组分及重量百分比为：粒度为0.2～3 mm的氧化铝空心球60～70%，粒度＜0.044 mm的α-Al₂O₃粉20～30%，粒度为0.044～0.088 mm的氧化铬细粉0～5%，粒度＜0.044 mm的氧化铬粉2～10%；结合剂加入量为上述原料总重量的5～9%，所述结合剂为磷酸二氢铝和磷酸溶液中的一种，或两种的组合溶液；结合剂为糊精、葡萄糖、木质素磺酸钙溶液中的一种，或其中两种、三种的组合溶液。

3.根据权利要求1或2所述的含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，其特征在于：氧化铬粉的Cr₂O₃≥99%。

4.根据权利要求1或2所述的含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，其特征在于：氧化铬细粉的Cr₂O₃≥95%。

5.根据权利要求1或2所述的含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，其特征在于：α-Al₂O₃粉的Al₂O₃≥99%。

6.根据权利要求1或2所述的含氧化铬的氧化铝空心球隔热制品，其特征在于：氧化铝空心球的Al₂O₃≥99%。