CN109369181A - 一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品 - Google Patents

一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品 Download PDF

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Abstract

本发明属于耐火材料领域，提出一种高纯氧化锆耐火材料制品。提出的一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品由大颗粒、细小颗粒和粉料构成；大颗粒为电熔稳定氧化锆颗粒，占整个耐火制品总质量的50%～65%，细小颗粒为烧结氧化锆颗粒，占整个耐火制品总质量的15%～30%，粉料中可含有稳定剂和造孔剂；所述的体积稳定的高纯氧化锆耐火制品是一种常温下具有一定形状的耐火材料，其经过了最高烧成温度为1600~1800℃的高温氧化气氛下的热处理。本发明具有使用温度高、热导率适中、力学强度高的特点，高温下兼有保温和结构支撑功能，是超高温节能领域使用的一种高性能耐火材料。

Description

一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品
技术领域
本发明属于耐火材料领域，主要涉及一种高纯氧化锆耐火材料制品。
背景技术
二氧化锆熔点高达2715℃，以其为主要原料制备的氧化锆耐火材料具有高温下化学性质稳定、使用温度超高（可达2400℃以上）、氧化或还原气氛下均可使用等诸多优点，是目前可工业化生产和应用的最为成熟的超高温领域用耐火材料。
除作为超高温领域的反应器皿，氧化锆耐火材料在超高温领域的另一主要用途是保温隔热。与钨钼等超高温金属材料相比，氧化锆耐火材料的热导率不及其十分之一，如在蓝宝石晶体生长炉、难熔钨钼合金烧结炉内常用氧化锆耐火材料为隔热内衬。隔热用氧化锆耐火材料通常是以含有稳定剂的氧化锆的颗粒构成的骨料和以氧化锆为主要原料的细粉、微粉等构成的基质组成的，经液体粘稠状临时性结合剂结合，压制成型后，经高温烧成的耐火制品。
目前氧化锆耐火材料按照隔热性能基本可分为3大类：1）氧化锆纤维制品，其以氧化锆晶体纤维为原料与高温粘结剂混合，经成型后中高温热处理而成，热导率极低（约0.2W/(m·K)@1000℃），机械强度低(常温耐压强度约1 MPa)，在1700℃~2000℃使用，具有极好的保温隔热性能，高温使用中会产生进一步的物理化学变化，重烧线变化率大，在高于2000℃高温环境下长期使用会出现明显的粉化和收缩，严重影响炉衬结构的安全性和炉衬长期使用的隔热效果。2）高纯氧化锆空心球隔热制品，其以3mm以下电熔氧化锆空心球和氧化锆细粉混合后成型，经高温烧制而成，具有热导率低（约0.6 W/(m·K)@1100℃）、机械强度较高(常温耐压强度约5 MPa)的特点，是1800℃~2100℃较好的保温隔热材料；但氧化锆空心球为电熔喷吹工艺制备，空心球晶粒尺寸大、表面光洁、烧结活性差，因而氧化锆空心球与氧化锆细粉的结合紧密性差，即使很高的烧成温度下氧化锆空心球与氧化锆基质的结合强度较低，导致氧化锆空心球含量比例越高，常温和高温下的机械强度越低，超高温下使用易产生开裂，机械强度陡降，对炉衬结构造成安全隐患。 3）重质氧化锆制品，其以电熔稳定氧化锆颗粒和细粉为原料，成型后经高温烧制，具有超高温下体积稳定性好、机械强度高（常温耐压强度大于30MPa）、热导率高（约2.0 W/(m·K)@1200℃）的特点，目前可用于2200℃~2500℃超高温环境的反应衬里和保温衬里。
重质氧化锆制品通常是以粒度0.2~3mm、密度≥5.6g/cm3电熔稳定氧化锆颗粒为骨料，以粒度≤0.043mm、密度≥5.6g/cm3的电熔稳定氧化锆细粉为基质，添加少量氧化锆微粉为促烧剂，与结合剂混合均匀后，采用机压、等静压、捣打等成型工艺制备一定形状坯体，干燥后经高温烧制，制备密度约4.3~5.0 g/cm3氧化锆制品。该制品中所用原料电熔稳定氧化锆是一种高温电熔法生产的致密原料，它是将单斜氧化锆粉料和稳定剂粉料混匀后在三相电弧炉内经3000℃左右的高温，使氧化锆和稳定剂充分熔融和溶解，熔体冷却后经破碎、筛分、除杂等工序，即得电熔稳定氧化锆颗粒或细粉。电熔稳定氧化锆颗粒具有结构致密，热导率高，高温下力学强度高、收缩变形小。以电熔氧化锆致密颗粒为原料制备的重质氧化锆砖具有超高温环境下强度高、体积稳定性好的优点。但是重质氧化锆制品作为炉衬时保温效果差、热损失严重，对超高温设备的节能和轻便化极为不利。如何保证氧化锆耐火制品既具有很好的高温强度和结构稳定性，又是能使其热导率较低、保温性能好，提高氧化锆耐火材料在超高温隔热中的使用性能，解决氧化锆材料的化学纯度、密度、强度、热导率以及体积稳定性等性能的协同控制是其关键。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品，高纯氧化锆耐火制品中w(ZrO2+HfO2+CaO+Y2O3+MgO)≥98.5%，体积密度为3.2 ~ 4.2 g/cm3，高纯氧化锆耐火制品由大颗粒、细小颗粒和粉料构成；所述的大颗粒占整个耐火制品总质量的50%～65%，所述的细小颗粒占整个耐火制品总质量的15%～30%，所述的粉料占整个耐火制品总质量的20%～35%；所述的大颗粒是粒径大于0.5mm小于等于5mm的电熔稳定氧化锆颗粒，电熔稳定氧化锆颗粒的体积密度为5.6~5.9 g/cm3；所述的细小颗粒是粒径大于0.074mm小于等于0.5mm的烧结氧化锆颗粒，烧结氧化锆颗粒是采用烧结法制备的含有稳定剂的氧化锆颗粒，稳定剂为CaO或Y2O3，w(ZrO2+HfO2+CaO+Y2O3)≥99.0%，烧结氧化锆颗粒的体积密度为2.8~5.0 g/cm3；所述的粉料包含有粒度小于0.074mm的电熔稳定氧化锆细粉和中位径D50小于等于10μm的氧化锆微粉，所述的体积稳定的高纯氧化锆耐火制品是一种常温下具有一定形状的耐火材料，其经过了最高烧成温度为1600~1800℃的高温氧化气氛下的热处理。
所述的粉料中还含有粒度小于0.074mm的稳定剂。
所述的粉料中还含有粒度小于0.074mm的造孔剂。
本发明中细小颗粒采用稳定氧化锆烧结原料，它为一种具有多孔结构的颗粒，其密度为2.8~5.0 g/cm3，相对致密度仅为47%~83%，多孔结构的氧化锆一方面有利于降低耐火制品整体的热导率，起到隔热保温的效果；本发明要求该氧化锆制品需经过1600℃~1800℃高温热处理，这是因为该类制品主要应用于高温环境，使用前的高温热处理有利于排出耐火制品中的挥发物、释放应力、提高强度以及保持使用中炉衬砌体的结构稳定性。
所述的电熔稳定氧化锆颗粒的主要化学成分为ZrO2+HfO2，含有稳定剂CaO、Y2O3、MgO中的一种或2种的组合，w(ZrO2+HfO2)≥85%，w(ZrO2+HfO2+CaO+Y2O3+MgO)≥98.0%；氧化锆矿物中除ZrO2外常伴生有1%左右的HfO2，其对耐火材料性能无显著影响，因而在氧化锆耐火材料中HfO2可不被看为杂质；由于单纯的氧化锆在常温--高温—常温循环使用时存在晶型转变，其间便随较大体积变化，需加入稳定剂使其形成稳定的固溶体，为保证高温力学性能和体积稳定性，本发明对电熔稳定氧化锆颗粒的化学组成进行了上述限定。
所述的电熔稳定氧化锆颗粒晶体组成中立方相含量大于等于80%；氧化锆晶体存在单斜相、四方相和立方相3种晶型结构，本发明要求电熔稳定氧化锆颗粒中立方相占主导，其目的是保障高纯氧化锆耐火制品在升温过程和高温使用时的体积稳定性。
所述的烧结氧化锆颗粒是经过1700~1800℃高温热处理后的原料，其晶体组成中立方相含量大于等于70%；本发明要求所用烧结氧化锆颗粒经1700~1800℃高温热处理，若热处理温度过低，在烧成时会因烧结氧化锆颗粒烧成收缩大，引起制品变形；若热处理温度过低高，则造成烧结氧化锆颗粒烧结活性丧失，导致制品强度低；烧结氧化锆颗粒中立方相含量大于等于70%，表明氧化锆与稳定剂形成了较为均匀的固溶体，有利于制品的稳定性和强度提升。
所述的粉料中的稳定剂为氧化钙、氧化钇，也可以为碳酸钙、氢氧化钙、草酸钇等经高温反应可生成CaO或Y2O3的原料，稳定剂为氧化钙时，以CaO计，其占整个耐火制品总质量的为0.2%~0.5%，稳定剂为氧化钇时，以Y2O3计，其占整个耐火制品总质量的为0.5%~1.5%；粉料中添加氧化钙或氧化钇的目的意识为提高氧化锆制品的高温体积稳定性，二是在高温烧成时促进氧化锆的烧结。
所述的粉料中的造孔剂为一类高温下可被烧失后留下气孔的含碳物质，如面粉、碳粉、塑料小球等；这些造孔剂为含碳物质，在高温氧化气氛下烧成时留下气孔，致使热导率降低，提高氧化锆耐火制品保温隔热性能。
本发明提出的一种体积稳定的高纯氧化锆隔热耐火制品，将原料按粒度分为大、中、小3类，大颗粒起骨架作用，为支撑体，采用稳定化率高的、致密的、经过3000℃左右电熔的氧化锆颗粒可以最大限度的保持氧化锆制品在2200~2500℃超高温使用时的体积稳定性；粒度小的原料为粉料，采用电熔氧化锆细粉和具有一定活性的氧化锆微粉的混合物为主，既可以实现氧化锆制品在较低温度下的烧成强度，同时又不至于造成烧成时体积收缩过大，引起制品烧成时开裂，同时在粉料中加入稳定剂和造孔剂即可提高氧化锆制品的机械强度又可降低其热导率；中等粒度的原料由细小颗粒构成，主要起到连接大颗粒和粉料的作用，采用烧结氧化锆原料而非电熔氧化锆原料，利用烧结原料的高活性，提高其桥接作用，从而提高制品的力学强度，而且中等粒度的原料采用具有一定孔隙率的非致密原料，可以有效降低制品的热导率；采用致密的电熔稳定氧化锆颗粒烧为骨料，保证了耐火制品高温使用时的体积稳定性；添加的烧结法制备的氧化锆小颗粒具有表面粗糙、比表面积大、烧结活性高等特点，有利于提高了大颗粒与粉料间的结合，提高强度；同时小颗粒和粉料为多孔结构，可以有效降低材料的导热系数；本发明提出的一种体积稳定的高纯氧化锆隔热耐火制品w(ZrO2+HfO2+CaO+MgO+Y2O3）≥98.5%，体积密度3.2~4.2 g/cm3，耐压强度≥50MPa，1800℃的重烧线变化率为-0.5% ~+0.5%，1100℃的热导率0.6~1.0 W/(m·K）；与现有技术相比，本发明具有使用温度高、热导率适中、力学强度高的特点，高温下兼有保温和结构支撑功能，是超高温节能领域使用的一种高性能耐火材料。
具体实施方式
结合给出的实施例，对本发明加以说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1：
分别称取小于等于0.074mm的化学组成为纯度为w（ZrO2+HfO2+CaO）≥99.0%的电熔氧化钙稳定氧化锆细粉8 kg，粒度D50≤10μm的化学组成为w(ZrO2+HfO2)≥99.5%的单斜氧化锆微粉11.64 kg，小于等于0.074mm的碳酸钙细粉0.36kg经球磨机充分预混，制备成粉料；称取大颗粒50kg：大颗粒为粒度大于0.5 mm 小于等于3mm，w(ZrO2+HfO2）=93.8%、w(CaO）=4.5%、密度5.6 g/cm3、C-ZrO2=85%的电熔氧化钙稳定氧化锆；将大颗粒加入强制搅拌机中，向大颗粒中加入结合剂质量分数为5%聚乙烯醇水溶液约4 kg，搅拌后加入30kg细小颗粒，细小颗粒为粒径大于0.074mm小于等于0.5mm、w(ZrO2+HfO2 +CaO）=99.0%、密度2.8 g/cm3的氧化钙稳定的烧结氧化锆料，其烧成温度为1700℃，C-ZrO2=70%；搅拌3分钟后，向其中加入预混后的粉料，再搅拌3分钟，充分混合后，困料；摩擦压砖机成型坯体，110 ℃干燥后于常压非密闭的普通电阻炉内1600℃烧成，即得氧化锆耐火制品；该制品的性能参数如下表所示，该材料具有纯度高、机械强度高、隔热性能优，2400℃超高温下使用体积稳定性好，不坍塌、不变形的特点。
实施例2：
分别称取小于等于0.074mm的化学组成为纯度为w（ZrO2+HfO2+Y2O3）≥99.5%的电熔氧化钇稳定氧化锆细粉15kg，粒度D50≤5μm的化学组成为w(ZrO2+HfO2)≥99.5%的单斜氧化锆微粉10 kg经球磨机充分预混，制备成粉料；称取大颗粒60kg：大颗粒为粒度大于0.5 mm 小于等于3mm，w(ZrO2+HfO2）=94.2%、w(MgO）=3.8%、密度5.8 g/cm3、C-ZrO2=80%的电熔氧化镁稳定氧化锆；将大颗粒加入强制搅拌机中，向大颗粒中加入结合剂酚醛树脂酒精溶液5 kg，搅拌后加入15kg细小颗粒，细小颗粒为粒径大于0.074mm小于等于0.5mm、w(ZrO2+HfO2 +Y2O3）=99.5%、密度3.5 g/cm3的氧化钇稳定的烧结氧化锆料，其烧成温度为1720℃，C-ZrO2=100%。搅拌3分钟后，向其中加入预混后的粉料，再搅拌3分钟，充分混合后，困料；摩擦压砖机成型坯体，110 ℃干燥后于常压非密闭的普通电阻炉内1650℃烧成，即得氧化锆耐火制品；该制品的性能参数如下表所示，该材料具有纯度高、机械强度高、隔热性能优，2300℃超高温下使用体积稳定性好，不坍塌、不变形的特点。
实施例3：
分别称取小于等于0.074mm的化学组成为纯度为w（ZrO2+HfO2+Y2O3）≥99.5%的电熔氧化钇稳定氧化锆细粉5kg ，粒度D50≤2μm的化学组成为w(ZrO2+HfO2)≥99.5%的单斜氧化锆微粉7 kg，小于等于0.074mm的草酸钇细粉3kg经球磨机充分预混，制备成粉料。称取大颗粒65kg：大颗粒为粒度大于0.5 mm 小于等于5mm，w(ZrO2+HfO2）=85%、w(Y2O3）=14.3%、密度5.6g/cm3、C-ZrO2=100%的电熔氧化钇稳定氧化锆；将大颗粒加入强制搅拌机中，向大颗粒中加入结合剂水溶性树脂5 kg，搅拌后加入20kg细小颗粒，细小颗粒为粒径大于0.074mm小于等于0.5mm、w(ZrO2+HfO2 +Y2O3）=99.5%、密度4.5 g/cm3的氧化钇稳定的烧结氧化锆料，其烧成温度为1800℃，C-ZrO2=100%；搅拌3分钟后，向其中加入预混后的粉料，再搅拌3分钟，充分混合后，困料；摩擦压砖机成型坯体，110 ℃干燥后于燃气窑内1700℃烧成，即得氧化锆耐火制品；该制品的性能参数如下表所示，该材料具有纯度高、机械强度高、隔热性能优，2200℃超高温下使用体积稳定性好，不坍塌、不变形等优点。
实施例4：
分别称取小于等于0.074mm的化学组成为纯度为w（ZrO2+HfO2+CaO）≥99.0%的电熔氧化钙稳定氧化锆细粉4.5 kg，粒度D50≤3μm的化学组成为w(ZrO2+HfO2)≥99.5%的单斜氧化锆微粉10 kg，小于等于0.074mm的氧化钙细粉0.5kg经球磨机充分预混，制备成粉料。称取大颗粒65kg：大颗粒为粒度大于1 mm 小于等于5mm，w(ZrO2+HfO2）=90.4%、w(CaO）=3.7%、w(Y2O3）=4.9%、密度5.9 g/cm3、C-ZrO2=100%的电熔氧化钙氧化钇复合稳定氧化锆。将大颗粒加入强制搅拌机中，向大颗粒中加入结合剂质量分数为5%聚乙烯醇水溶液约4 kg，搅拌后加入15kg细小颗粒，细小颗粒为粒径大于0.074mm小于等于0.5mm、w(ZrO2+HfO2 +CaO）=99.6%、密度5.0 g/cm3的氧化钙稳定的烧结氧化锆料，其烧成温度为1750℃，C-ZrO2=80%。搅拌3分钟后，向其中加入预混后的粉料，再搅拌3分钟，充分混合后，困料；摩擦压砖机成型坯体，110 ℃干燥后于燃气窑内1750℃烧成，即得氧化锆耐火制品。该制品的性能参数如下表所示，该材料具有纯度高、机械强度高、隔热性能优，2400℃超高温下使用体积稳定性好，不坍塌、不变形等优点。
实施例5：
分别称取小于等于0.074mm的化学组成为纯度为w（ZrO2+HfO2+Y2O3）≥99.5%的电熔氧化钇稳定氧化锆细粉12.5kg ，粒度D50≤1.2μm的化学组成为w(ZrO2+HfO2)≥99.0%的单斜氧化锆微粉8kg，小于等于0.074mm的氧化钇细粉1.5kg经球磨机充分预混，制备成粉料。称取大颗粒60kg：大颗粒为粒度大于2 mm 小于等于4mm，w(ZrO2+HfO2）=90.7%、w(Y2O3）=8%、密度5.85 g/cm3、C-ZrO2=85%的电熔氧化钇稳定氧化锆；将大颗粒加入强制搅拌机中，向大颗粒中加入结合剂水溶性树脂4 kg，搅拌后加入18kg细小颗粒，细小颗粒为粒径大于0.074mm小于等于0.5mm、w(ZrO2+HfO2 +Y2O3）=99.2%、密度4.5 g/cm3的氧化钇稳定的烧结氧化锆料，其烧成温度为1800℃，C-ZrO2=70%；搅拌3分钟后，向其中加入预混后的粉料，再搅拌3分钟，充分混合后，困料；摩擦压砖机成型坯体，110 ℃干燥后于燃气窑内1800℃烧成，即得氧化锆耐火制品；该制品的性能参数如下表所示，该材料具有纯度高、机械强度高、隔热性能优，2400℃超高温下使用体积稳定性好，不坍塌、不变形等优点。
实施例6：
分别称取小于等于0.074mm的化学组成为纯度为w（ZrO2+HfO2+Y2O3）≥99.5%的电熔氧化钇稳定氧化锆细粉20kg ，粒度D50≤8μm的化学组成为w(ZrO2+HfO2)≥99.0%的单斜氧化锆微粉5kg经球磨机充分预混，制备成粉料；称取大颗粒58kg：大颗粒为粒度大于0.5 mm 小于等于5mm，w(ZrO2+HfO2）=85.5%、w(Y2O3）=13.5%、密度5.7 g/cm3、C-ZrO2=100%的电熔氧化钇稳定氧化锆；将大颗粒加入强制搅拌机中，向大颗粒中加入结合剂质量分数为5%聚乙烯醇水溶液约4 kg，搅拌后加入17kg细小颗粒，细小颗粒为粒径大于0.074mm小于等于0.5mm、w(ZrO2+HfO2 +Y2O3）=99.3%、密度4.0 g/cm3的氧化钇稳定的烧结氧化锆料，其烧成温度为1800℃，C-ZrO2=90%。搅拌3分钟后，向其中加入预混后的粉料，再搅拌3分钟，充分混合后，困料；摩擦压砖机成型坯体，110 ℃干燥后于燃气窑内1800℃烧成，即得氧化锆耐火制品；该制品的性能参数如下表所示，该材料具有纯度高、机械强度高、隔热性能优，2300℃超高温下使用体积稳定性好，不坍塌、不变形等优点。
实施例7：
分别称取小于等于0.074mm的化学组成为纯度为w（ZrO2+HfO2+CaO）≥99.2%的电熔氧化钙稳定氧化锆细粉17.5 kg，粒度D50≤2μm的化学组成为w(ZrO2+HfO2)≥99.5%的单斜氧化锆微粉15 kg，小于等于0.074mm的氢氧化钙细粉0.5kg，粒度小于0.074mm的面粉2kg经球磨机充分预混，制备成粉料。称取大颗粒50kg：大颗粒为粒度大于0.5 mm 小于等于3mm，w(ZrO2+HfO2）=94.2%、w(CaO）=4.6%、密度5.8 g/cm3、C-ZrO2=95%的电熔氧化钙稳定氧化锆。将大颗粒加入强制搅拌机中，向大颗粒中加入结合剂质量分数为5%聚乙烯醇水溶液约4kg，搅拌后加入15kg细小颗粒，细小颗粒为粒径大于0.074mm小于等于0.5mm、w(ZrO2+HfO2 +CaO）=99.3%、密度4.5 g/cm3的氧化钙稳定的烧结氧化锆料，其烧成温度为1800℃，C-ZrO2=90%。搅拌3分钟后，向其中加入预混后的粉料，再搅拌3分钟，充分混合后，困料；摩擦压砖机成型坯体，110 ℃干燥后于燃气窑内1750℃烧成，即得氧化锆耐火制品。该制品的性能参数如下表所示，该材料具有纯度高、机械强度高、隔热性能优，超高温下使用体积稳定性好，不坍塌、不变形等优点。
实施例8：
分别称取小于等于0.074mm的化学组成为纯度为w（ZrO2+HfO2+Y2O3）≥99.5%的电熔氧化钇稳定氧化锆细粉10kg ，粒度D50≤4μm的化学组成为w(ZrO2+HfO2)≥99.0%的单斜氧化锆微粉6.5kg，粒度小于0.043mm的氧化钇粉0.5kg，粒度小于0.043mm的炭粉3kg经球磨机充分预混，制备成粉料；称取大颗粒65kg：大颗粒为粒度大于0.5 mm 小于等于3mm，w(ZrO2+HfO2）=88.3%、w(Y2O3）=9.7%、密度5.6 g/cm3、C-ZrO2=95%的电熔氧化钇稳定氧化锆。将大颗粒加入强制搅拌机中，向大颗粒中加入结合剂质量分数为5%聚乙烯醇水溶液约4 kg，搅拌后加入15kg细小颗粒，细小颗粒为粒径大于0.074mm小于等于0.5mm、w(ZrO2+HfO2 +Y2O3）=99.0%、密度4.8 g/cm3的氧化钙稳定的烧结氧化锆料，其烧成温度为1700℃，C-ZrO2=100%；搅拌3分钟后，向其中加入预混后的粉料，再搅拌3分钟，充分混合后，困料；摩擦压砖机成型坯体，110 ℃干燥后于常压非密闭的普通电阻炉内1600℃烧成，即得氧化锆耐火制品。该制品的性能参数如下表所示，该材料具有纯度高、机械强度高、隔热性能优，2400℃超高温下使用体积稳定性好，不坍塌、不变形等优点。
实施例9：
分别称取小于等于0.074mm的化学组成为纯度为w（ZrO2+HfO2+Y2O3）≥99.5%的电熔氧化钇稳定氧化锆细粉17kg ，粒度D50≤1μm的化学组成为w(ZrO2+HfO2)≥99.0%的单斜氧化锆微粉8kg，粒度小于0.074mm大于等于0.043mm的聚乙烯塑料小球粉5kg经球磨机充分预混，制备成粉料。称取大颗粒50kg：大颗粒为粒度大于0.5 mm 小于等于3mm，w(ZrO2+HfO2）=89.1%、w(Y2O3）=10.2%、密度5.8 g/cm3、C-ZrO2=95%的电熔氧化钇稳定氧化锆。将大颗粒加入强制搅拌机中，向大颗粒中加入结合剂质量分数为5%聚乙烯醇水溶液约4 kg，搅拌后加入20kg细小颗粒，细小颗粒为粒径大于0.074mm小于等于0.5mm、w(ZrO2+HfO2+Y2O3）=99.7%、密度3.0 g/cm3的氧化钇稳定的烧结氧化锆料，其烧成温度为1800℃，C-ZrO2=100%。搅拌3分钟后，向其中加入预混后的粉料，再搅拌3分钟，充分混合后，困料；摩擦压砖机成型坯体，110 ℃干燥后于燃气窑内1800℃烧成，即得氧化锆耐火制品。该制品的性能参数如下表所示，该材料具有纯度高、机械强度高、隔热性能优，超高温下使用体积稳定性好，不坍塌、不变形等优点。
实施例10：
分别称取小于等于0.074mm的化学组成为纯度为w（ZrO2+HfO2+Y2O3）≥99.5%的电熔氧化钇稳定氧化锆细粉8kg ，粒度D50≤0.8μm的化学组成为w(ZrO2+HfO2)≥99.5%的单斜氧化锆微粉7kg，粒度小于0.074mm的炭粉5kg经球磨机充分预混，制备成粉料。称取大颗粒55kg：大颗粒为粒度大于0.5 mm 小于等于3mm，w(ZrO2+HfO2）=85.5%、w(Y2O3）=12.5%、密度5.9 g/cm3、C-ZrO2=100%的电熔氧化钇稳定氧化锆。将大颗粒加入强制搅拌机中，向大颗粒中加入结合剂质量分数为5%聚乙烯醇水溶液约4 kg，搅拌后加入25kg细小颗粒，细小颗粒为粒径大于0.074mm小于等于0.5mm、w(ZrO2+HfO2+Y2O3）=99.5%、密度4.3 g/cm3的氧化钇稳定的烧结氧化锆料，其烧成温度为1800℃，C-ZrO2=100%。搅拌3分钟后，向其中加入预混后的粉料，再搅拌3分钟，充分混合后，困料；摩擦压砖机成型坯体，110 ℃干燥后于燃气窑内1750℃烧成，即得氧化锆耐火制品。该制品的性能参数如下表所示，该材料具有纯度高、机械强度高、隔热性能优，超高温下使用体积稳定性好，不坍塌、不变形等优点。
实施例1—10所得各产品的性能如下表所示。

Claims (10)

1.一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品，其特征在于：高纯氧化锆耐火制品中w(ZrO2+HfO2+CaO+Y2O3+MgO)≥98.5%，体积密度为3.2 ~ 4.2 g/cm3，高纯氧化锆耐火制品由大颗粒、细小颗粒和粉料构成；所述的大颗粒占整个耐火制品总质量的50%～65%，所述的细小颗粒占整个耐火制品总质量的15%～30%，所述的粉料占整个耐火制品总质量的20%～35%；所述的大颗粒是粒径大于0.5mm小于等于5mm的电熔稳定氧化锆颗粒，电熔稳定氧化锆颗粒的体积密度为5.6~5.9 g/cm3；所述的细小颗粒是粒径大于0.074mm小于等于0.5mm的烧结氧化锆颗粒，烧结氧化锆颗粒是采用烧结法制备的含有稳定剂的氧化锆颗粒，稳定剂为CaO或Y2O3，w(ZrO2+HfO2+CaO+Y2O3)≥99.0%，烧结氧化锆颗粒的体积密度为2.8~5.0 g/cm3；所述的粉料包含有粒度小于0.074mm的电熔稳定氧化锆细粉和中位径D50小于等于10μm的氧化锆微粉；所述的体积稳定的高纯氧化锆耐火制品是一种常温下具有一定形状的耐火材料，其经过了最高烧成温度为1600~1800℃的高温氧化气氛下的热处理。
2.如权利要求1所述的一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品，其特征在于：所述的粉料中还含有粒度小于0.074mm的稳定剂。
3.如权利要求1所述的一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品，其特征在于：所述的粉料中还含有粒度小于0.074mm的造孔剂。
4.如权利要求1所述的一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品，其特征在于：所述的电熔稳定氧化锆颗粒的主要化学成分为ZrO2+HfO2，含有稳定剂CaO、Y2O3、MgO中的一种或2种的组合，w(ZrO2+HfO2)≥85%，w(ZrO2+HfO2+CaO+Y2O3+MgO)≥98.0%。
5.如权利要求1所述的一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品，其特征在于：所述的电熔稳定氧化锆颗粒晶体组成中立方相含量大于等于80%。
6.如权利要求1所述的一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品，其特征在于：所述的烧结氧化锆颗粒是经过1700~1800℃高温热处理后的原料，其晶体组成中立方相含量大于等于70%。
7.如权利要求2所述的一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品，其特征在于：所述的粉料中的稳定剂为氧化钙、氧化钇，或为经高温反应可生成CaO或Y2O3的碳酸钙、氢氧化钙、草酸钇。
8.如权利要求7所述的一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品，其特征在于：所述的稳定剂为氧化钙时，以CaO计，其占整个耐火制品总质量的为0.2%~0.5%，稳定剂为氧化钇时，以Y2O3计，其占整个耐火制品总质量的为0.5%~1.5%。
9.如权利要求3所述的一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品，其特征在于：所述的造孔剂为一类高温下可被烧失后留下气孔的含碳物质。
10.如权利要求9所述的一种体积稳定的高纯氧化锆耐火制品，其特征在于：所述的造孔剂为面粉、碳粉、塑料小球中的一种。
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