CN108689707A - 一种高抗热震性氧化锆耐火材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高抗热震性氧化锆耐火材料及其制备方法，由如下重量比的组分构成：氧化锆90%~99%；氧化物稳定剂1%‑10%，所述氧化物稳定剂为CaO、MgO、Y2O3或CeO2，所述氧化锆包括报废氧化锆和新制氧化锆，氧化锆中报废氧化锆、新制氧化锆重量占比为：报废氧化锆50%~90%，新制氧化锆10%~50%。将报废氧化锆经除杂破碎后与新制氧化锆及稳定剂通过有机粘结剂进行搅拌混合，制坯、烧结后制备而成。本发明利用报废氧化锆耐火材料作为主体，加入新的氧化锆及稳定剂作为连接材料，形成的高抗热震性氧化锆耐火材料可有效避免开裂，且性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐火材料，特别涉及一种高抗震性氧化锆耐火材料及其制备方法。
背景技术
氧化锆是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损而且化学性质不活泼的无机非金属材料，尤其是其优良的耐高温、耐腐蚀性能倍受科研工作者的青睐，在20世纪20年代初即被应用于耐火材料领域。
但是，由于二氧化锆单斜型与四方型之间的可逆转变伴有体积效应，造成耐火材料烧成时容易开裂，因此单用纯氧化锆就很难制造出烧结而又不开裂的制品。现有的氧化锆高温耐火材料一般是通过向氧化锆中加入一定稳定元素氧化物的方式来实现稳定的目的。最常见的稳定元素包括锰(Mn)、钙(Ca)、稀土元素铈(Ce)、钇(Y)、铒(Er)、镱(Yb)、镝(Dy)、钛(Ti)和铪(Hf)等。它们对应的氧化物为MnO、CaO、CeO2、Y2O3、Er2O3、 Yb2O3、Dy2O3、TiO2、HfO2。
在实际使用过程中，发现采用氧化物稳定这种方式得到的氧化锆耐火材料性能多数也不理想。热震性能较差，使用过程中存在较多的开裂现象。材料开裂后多作为废品处理或者作为原料经复杂工艺提纯氧化锆。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高抗震性氧化锆耐火材料及其制备方法。
本发明采用的技术方案是：一种高抗热震性氧化锆耐火材料，由如下重量比的组分构成：氧化锆90%~99%；氧化物稳定剂1%-10%，所述氧化物稳定剂为CaO、MgO、Y2O3或CeO2，所述氧化锆包括报废氧化锆和新制氧化锆，氧化锆中报废氧化锆、新制氧化锆重量占比为：报废氧化锆50%~90%，新制氧化锆10%~50%。
所述的一种高抗热震性氧化锆耐火材料，其特征是：氧化锆中报废氧化锆、新制氧化锆重量占比为：报废氧化锆60%~80%，新制氧化锆20%~40%。
所述的一种高抗热震性氧化锆耐火材料，其特征是：氧化锆中报废氧化锆、新制氧化锆重量占比为：报废氧化锆70%，新制氧化锆30%，氧化锆与氧化物稳定剂所占重量比为：氧化锆95%、氧化物稳定剂5%。
一种高抗热震性氧化锆耐火材料的制备方法，包括如下步骤：
A、除杂：去除报废氧化锆产品的表面沾污；
B、破碎：将除杂后的报废氧化锆产品破碎至0.01mm至5mm的粒径；
C、混料：将经过步骤A、B制备的报废氧化锆和新制氧化锆及稳定剂通过有机粘结剂进行搅拌混合；
D、制坯：将步骤C中混合后的材料放入模具中压制成原料坯体；
E、烧结：将所述原料坯体放入烧结炉中，排胶烧结，然后继续升温至1500℃-2500℃，保温1-10h定型烧结，冷却至室温，得高抗热震性氧化锆耐火材料。
本发明利用报废氧化锆耐火材料作为主体，加入新的氧化锆及稳定剂作为连接材料，形成的高抗热震性氧化锆耐火材料可有效避免开裂，且性能稳定。
具体实施方式
实施例一：
制备一种高抗震性氧化锆耐火材料，首先取适量氧化锆和氧化物稳定剂，两者所占重量比为：氧化锆99%，氧化物稳定剂1%，其中，氧化锆包括报废氧化锆和新制氧化锆，两者所占重量比为：报废氧化锆50%，新制氧化锆50%，氧化物稳定剂为CaO、MgO、Y2O3或CeO2，制备步骤如下：
A、除杂：去除报废氧化锆产品的表面沾污；
B、破碎：将除杂后的报废氧化锆产品破碎至0.01mm至5mm的粒径；
C、混料：将经过步骤A、B制备的报废氧化锆和新制氧化锆及稳定剂通过有机粘结剂进行搅拌混合；
D、制坯：将步骤C中混合后的材料放入模具中压制成原料坯体；
E、烧结：将所述原料坯体放入烧结炉中，排胶烧结，然后继续升温至1500℃-2500℃，保温1-10h定型烧结，冷却至室温，得高抗热震性氧化锆耐火材料。
实施例二：
制备一种高抗震性氧化锆耐火材料，首先取适量氧化锆和氧化物稳定剂，两者所占重量比为：氧化锆90%，氧化物稳定剂10%，其中，氧化锆包括报废氧化锆和新制氧化锆，两者所占重量比为：报废氧化锆90%，新制氧化锆10%，氧化物稳定剂为CaO、MgO、Y2O3或CeO2，制备步骤如下：
A、除杂：去除报废氧化锆产品的表面沾污；
B、破碎：将除杂后的报废氧化锆产品破碎至0.01mm至5mm的粒径；
C、混料：将经过步骤A、B制备的报废氧化锆和新制氧化锆及稳定剂通过有机粘结剂进行搅拌混合；
D、制坯：将步骤C中混合后的材料放入模具中压制成原料坯体；
E、烧结：将所述原料坯体放入烧结炉中，排胶烧结，然后继续升温至1500℃-2500℃，保温1-10h定型烧结，冷却至室温，得高抗热震性氧化锆耐火材料。
实施例三：
制备一种高抗震性氧化锆耐火材料，首先取适量氧化锆和氧化物稳定剂，两者所占重量比为：氧化锆92%，氧化物稳定剂8%，其中，氧化锆包括报废氧化锆和新制氧化锆，两者所占重量比为：报废氧化锆60%，新制氧化锆40%，氧化物稳定剂为CaO、MgO、Y2O3或CeO2，制备步骤如下：
A、除杂：去除报废氧化锆产品的表面沾污；
B、破碎：将除杂后的报废氧化锆产品破碎至0.01mm至5mm的粒径；
C、混料：将经过步骤A、B制备的报废氧化锆和新制氧化锆及稳定剂通过有机粘结剂进行搅拌混合；
D、制坯：将步骤C中混合后的材料放入模具中压制成原料坯体；
E、烧结：将所述原料坯体放入烧结炉中，排胶烧结，然后继续升温至1500℃-2500℃，保温1-10h定型烧结，冷却至室温，得高抗热震性氧化锆耐火材料。
实施例四：
制备一种高抗震性氧化锆耐火材料，首先取适量氧化锆和氧化物稳定剂，两者所占重量比为：氧化锆97%，氧化物稳定剂3%，其中，氧化锆包括报废氧化锆和新制氧化锆，两者所占重量比为：报废氧化锆80%，新制氧化锆20%，氧化物稳定剂为CaO、MgO、Y2O3或CeO2，制备步骤如下：
A、除杂：去除报废氧化锆产品的表面沾污；
B、破碎：将除杂后的报废氧化锆产品破碎至0.01mm至5mm的粒径；
C、混料：将经过步骤A、B制备的报废氧化锆和新制氧化锆及稳定剂通过有机粘结剂进行搅拌混合；
D、制坯：将步骤C中混合后的材料放入模具中压制成原料坯体；
E、烧结：将所述原料坯体放入烧结炉中，排胶烧结，然后继续升温至1500℃-2500℃，保温1-10h定型烧结，冷却至室温，得高抗热震性氧化锆耐火材料。
实施例五：
制备一种高抗震性氧化锆耐火材料，首先取适量氧化锆和氧化物稳定剂，两者所占重量比为：氧化锆95%，氧化物稳定剂5%，其中，氧化锆包括报废氧化锆和新制氧化锆，两者所占重量比为：报废氧化锆70%，新制氧化锆30%，氧化物稳定剂为CaO、MgO、Y2O3或CeO2，制备步骤如下：
A、除杂：去除报废氧化锆产品的表面沾污；
B、破碎：将除杂后的报废氧化锆产品破碎至0.01mm至5mm的粒径；
C、混料：将经过步骤A、B制备的报废氧化锆和新制氧化锆及稳定剂通过有机粘结剂进行搅拌混合；
D、制坯：将步骤C中混合后的材料放入模具中压制成原料坯体；
E、烧结：将所述原料坯体放入烧结炉中，排胶烧结，然后继续升温至1500℃-2500℃，保温1-10h定型烧结，冷却至室温，得高抗热震性氧化锆耐火材料。
通过实验验证，依本发明实施例五制备的氧化锆耐火材料抗热震性能最佳，开裂现象最少，为本发明最佳实施例。
Claims (4)
1.一种高抗热震性氧化锆耐火材料，其特征是：由如下重量比的组分构成：氧化锆90%~99%；氧化物稳定剂1%-10%，所述氧化物稳定剂为CaO、MgO、Y2O3或CeO2，所述氧化锆包括报废氧化锆和新制氧化锆，氧化锆中报废氧化锆、新制氧化锆重量占比为：报废氧化锆50%~90%，新制氧化锆10%~50%。
2.根据权利要求1所述的一种高抗热震性氧化锆耐火材料，其特征是：氧化锆中报废氧化锆、新制氧化锆重量占比为：报废氧化锆60%~80%，新制氧化锆20%~40%。
3.根据权利要求2所述的一种高抗热震性氧化锆耐火材料，其特征是：氧化锆中报废氧化锆、新制氧化锆重量占比为：报废氧化锆70%，新制氧化锆30%，氧化锆与氧化物稳定剂所占重量比为：氧化锆95%、氧化物稳定剂5%。
4.一种高抗热震性氧化锆耐火材料的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
A、除杂：去除报废氧化锆产品的表面沾污；
B、破碎：将除杂后的报废氧化锆产品破碎至0.01mm至5mm的粒径；
C、混料：将经过步骤A、B制备的报废氧化锆和新制氧化锆及稳定剂通过有机粘结剂进行搅拌混合；
D、制坯：将步骤C中混合后的材料放入模具中压制成原料坯体；
E、烧结：将所述原料坯体放入烧结炉中，排胶烧结，然后继续升温至1500℃-2500℃，保温1-10h定型烧结，冷却至室温，得高抗热震性氧化锆耐火材料。
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2018
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