CN110818437B - 一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于耐火材料领域，主要涉及一种碳化硅‑氧化物复合耐火制品的制备方法。制备方法中的烧成过程为两步烧成法，即将由碳化硅颗粒、氧化物细粉，与液体结合剂混合均匀后，压制成一定尺寸形状的生坯，生坯经干燥，干燥后的生坯先在氧化气氛下烧成，再在还原气氛下烧成，其中第一步为氧化气氛下烧成，烧成温度为1300~1400℃，烧成气氛中氧气分压为10000~50000 Pa，第二步为还原气氛下烧成，烧成温度为1600~1650℃，烧成气氛中氧气分压为小于等于1000 Pa；本发明可操作性强、设备投入小，对复合耐火制品的性能提升效果显著。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料领域，主要涉及一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法。
背景技术
高温（1300~1500℃）、高压（2.0～8.7 MPa）、还原性气氛（主要成分CO和H2）是水煤浆气化炉的主要工况条件，与此同时煤中灰分及煤浆中添加剂形成的SiO2、CaO、FeOx、Al2O3、MgO、TiO2、K2O、Na2O等成分为主的熔渣沿着耐火材料炉内壁流淌，对耐火材料的高温侵蚀、冲刷严重;目前水煤浆煤气炉普遍采用高铬砖（Cr2O3-Al2O3-ZrO2材料，Cr2O3＞75wt%）为炉衬向火面耐火材料，其高温力学性能好，抗渣性优异;然而铬资源有限且制备成本高，含铬耐火材料价格昂贵，特别是含铬耐火材料在原料制备、生产、使用以及用后可能存在潜在的Cr6+危害。
研究表明，氧化物-非氧化物复合耐火材料是一类潜在的煤气化环境用绿色耐火材料，有望取得现有高铬砖，实现水煤浆气化炉耐火材料的无铬化;申请文件CN201711187000.7公开了一种碳化硅-六铝酸钙复合的耐火材料，其以碳化硅颗粒为骨料，六铝酸钙细粉和微粉的基质，压制成坯体后，为防止碳化硅等成分的氧化，在保护气氛或埋炭下以最高温度1450～1600℃一次烧成;申请文件CN201711187027.6公开了一种碳化硅-镁铝尖晶石复合耐火材料，与碳化硅-六铝酸钙复合耐火材料不同，其以镁铝尖晶石细粉和微粉的基质，压制成坯体后，以与碳化硅-六铝酸钙复合耐火材料相似的烧成工艺下烧成坯体。
SiC是自身烧结性差，2200℃以上的极高温度下才能有一定烧结;六铝酸钙熔点1830℃，镁铝尖晶石熔点2135℃，1800℃以上才能实现较好的烧结;碳化硅-六铝酸钙或碳化硅-镁铝尖晶石复合材料在还原气氛下烧结温度极高;即使在1600℃的埋炭条件下，碳化硅-六铝酸钙或碳化硅-镁铝尖晶石复合材料的常温抗折强度仅约10 MPa，较低的力学强度对该材料抵抗熔渣的高速冲蚀极为不利;这类复合材料力学强度低的原因在于，碳化硅是一种共价键结合的非氧化物，而六铝酸钙或镁铝尖晶石都是离子键结合的氧化物，二者之间互不润湿。
粘土结合的碳化硅制品是以碳化硅颗粒和细粉为主要原料，添加以氧化铝和二氧化硅为主要成分的粘土，压制成坯后与1350℃左右的氧化气氛下烧成。该制品作为氧化物-非氧化物复合的耐火制品，其常温抗折强度可达30MPa以上。但其内部存在大量的以SiO2为主的玻璃相，对材料的高温力学强度和抗渣侵蚀性极为不利。对于碳化硅-六铝酸钙或碳化硅-镁铝尖晶石复合材料，在较低的氧化气氛也可形成一定的玻璃相结合，致使常温力学强度提升，但这将大大牺牲其抗渣性；而若采用1800℃以上高温还原气氛下烧成，能耗大，对设备要求高，制作成本极高。
发明内容
本发明的目的是提出一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法，使其能在不增加玻璃相降低碳化硅-氧化物复合材料抗渣性的前提下，提高该复合材料的力学强度，兼顾该复合材料的高温抗渣侵蚀性和抗熔体冲蚀性。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法，制备方法中的烧成过程为两步烧成法，即将由碳化硅颗粒、氧化物细粉，与液体结合剂混合均匀后，压制成一定尺寸形状的生坯，生坯经干燥，干燥后的生坯先在氧化气氛下烧成，再在还原气氛下烧成，其中第一步为氧化气氛下烧成，烧成温度为1300~1400℃，烧成气氛中氧气分压为10000~50000 Pa，第二步为还原气氛下烧成，烧成温度为1600~1650℃，烧成气氛中氧气分压为小于等于1000Pa；碳化硅-氧化物复合耐火制品制备方法的具体步骤如下：
1）将碳化硅颗粒与液体结合剂混合均匀后，向其中加入氧化物细粉，搅拌混合均匀，形成具有一定黏结塑性的砂状料；
2）砂状料经困料后装入模具，成型为具有一定尺寸和形状的生坯；
3）生坯进行干燥处理，自然干燥12~48h，50~70℃强制干燥12~24h，110~150℃强制干燥6~12h；
4）干燥后的生坯置于的窑炉内以最高温为1300~1400℃的氧化气氛中进行第一步烧成，控制炉内氧气分压为10000~50000 Pa，保温时间3~10 h；
5）第一步烧成结束后，继续升高窑炉温度至最高为1600~1650℃的还原气氛中进行第二步烧成，控制炉内氧气分压为小于等于1000 Pa，保温时间3~10 h，烧成结束，即得最终碳化硅-氧化物复合耐火制品；
6）接步骤4），在第一步烧成结束后，也可将烧成的坯体再置于另一窑炉内以最高温为1600~1650℃的还原气氛中进行第二步烧成，控制炉内氧气分压为小于等于1000 Pa，保温时间3~10 h，烧成结束，即得最终碳化硅-氧化物复合耐火制品。
所述的两步烧成法可以为同一窑炉内连续操作实现，也可以为同一窑炉或不同窑炉内间歇操作实现。
所述的还原气氛下烧成，实现的途径可以是采用控制窑内燃气/空气比值、埋炭粉、放置炭块、通入还原性气体、通入惰性气体、真空等。
碳化硅-氧化物复合耐火制品中碳化硅的质量分数为50%~80%，氧化物为镁铝尖晶石或六铝酸钙中的一种，其质量分数为20%~50%；碳化硅-氧化物复合耐火制品是由碳化硅颗粒、氧化物细粉，与液体结合剂混合均匀后，压制成一定尺寸形状的生坯，生坯经干燥后，需经1300~1650℃进行高温烧成处理；碳化硅-氧化物复合耐火制品的显气孔率13%~20%，w(SiO2)≤2.0%，常温抗折强度15~40 MPa，1400℃高温抗折强度10~30 MPa。
所述的碳化硅颗粒，其粒度为大于0.1 mm、小于等于5 mm，其纯度为w(SiC)≥97%。
所述的氧化物细粉为镁铝尖晶石或六铝酸钙中的一种，其粒度为小于等于0.1mm。
所述的镁铝尖晶石，w(Al2O3+MgO) ≥99.0%，X射线衍射分析尖晶石相含量≥95 %，为电熔法或烧结法制备的工业粉料。
所述的六铝酸钙，w(Al2O3+CaO) ≥99.0%，X射线衍射分析六铝酸钙相含量≥90 %，为电熔法或烧结法制备的工业粉料。
本发明提出的一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法，碳化硅属于共价键结合的非氧化物，具有良好的抗渣性和抗热震性，但其与以离子键结合的氧化物相容性差，难以形成有效结合；本发明针对碳化硅颗粒在氧化时为表面缓慢氧化形成二氧化硅氧化膜的特点，利用1300~1400℃高温氧化气氛下，使碳化硅-氧化物复合耐火制品的生坯中的碳化硅颗粒表面局部氧化生成SiO2薄膜将碳化硅颗粒包覆；1300~1400℃氧化气氛下，以镁铝尖晶石、六铝酸钙等为主的氧化物细粉与碳化硅颗粒表层的二氧化硅反应生成堇青石（Mg2Al4Si5O18，熔点1460℃）、钙长石（CaAl2Si2O8，1550℃）。在第二步烧成中，以比第一步更高的烧成温度（1600~1650℃）热处理中，碳化硅表面的堇青石（Mg2Al4Si5O18）、钙长石（CaAl2Si2O8）达到熔点，局部形成了液相，促进了氧化物细粉的液相烧结，同时碳化硅颗粒表面的二氧化硅膜起到了桥接碳化硅颗粒和氧化物细粉的作用，提高了复合材料的致密度和力学强度；还原性气氛下抑制了SiC颗粒的进一步氧化，而且促使液相中的SiO2成分被还原为SiO气体逸出，液相中析出二次尖晶石和六铝酸钙，碳化硅-氧化物复合材料中液相量降低，高温力学强度和抗渣侵蚀性提高。
本发明所述的碳化硅-氧化物复合耐火制品是一种高温下使用的耐熔渣侵蚀和冲刷的耐火材料，为保证该复合耐火制品有理想的高温力学强度和抗渣性，要求制品所用原料碳化硅颗粒、镁铝尖晶石细粉、六铝酸钙细粉均应具有较高化学纯度和较高的相含量。在同一温度和气氛下，碳化硅颗粒的氧化优先从小粒度颗粒开始，为保证本发明中碳化硅颗粒仅是外表面局部被氧化，对碳化硅颗粒的粒度、第一步烧成的温度和保温的时间进行了严格的规定。同时为保证氧化气氛和还原气氛能进入到制品内部，要求该复合耐火制品应具有较高的气孔率，但过高的气孔率则导致材料力学强度和抗渣性的降低，因而综合多方因素，该复合耐火制品的显气孔率在13%~20%为宜。第一步烧成为氧化气氛，规定氧气分压为10000~50000 Pa，即在常压下空气或富氧燃烧时的氧分压，经济且易控制；第二步烧成为还原气氛，规定氧气分压为小于等于1000 Pa，在于该温度和标准大气压下，碳化硅颗粒的氧化缓慢，复合耐火制品中液相量低，高温力学强度高。
本发明提出了一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法，采用两步烧成法，与现有技术相比，该方法制备的碳化硅-氧化物复合耐火制品具有化学纯度高，玻璃相含量低，常温和高温力学强度高，高温抗渣侵蚀性好，高温耐磨损和耐冲刷性强等特点，该方法可操作性强、设备投入小，对复合耐火制品的性能提升效果显著。
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：
称取w(SiC)=97.0%、粒度为大于0.1mm、小于等于5mm的碳化硅颗粒65kg，与树脂结合剂4kg在碾轮式混砂机中混合均匀后，加入粒度≤0.1mm、w(Al2O3+MgO)=99.0%、尖晶石相=95%的电熔镁铝尖晶石细粉35kg，搅拌混合均匀，形成砂状料；砂状料经困料后在钢制模具中于630 T摩擦压砖机上成型为具有230mm×114mm×65mm长方体形状的生坯；坯体经自然干燥12h，70℃强制干燥12h， 150℃强制干燥6h；干燥后的坯体置于氧化气氛的窑炉内以最高温为1350℃保温5h进行热处理，通过风门控制炉内氧气分压为10000~30000Pa，即得第一步烧成试样；烧成结束后，等炉温低于50℃，将第一步烧成试样取出，放置于刚玉匣钵内，匣钵内填充100目的石墨粉，对匣钵内试样和石墨进行密封，确保1600℃匣钵内氧气分压小于100Pa；将密封后的匣钵置入电炉内，于最高温度1600℃保温5h进行二次烧成，待烧成结束，匣钵温度低于100℃，取出匣钵内试样，即得碳化硅-氧化物复合耐火制品。该碳化硅-氧化物复合耐火制品显气孔率15%，w(SiO2)=0.8%，常温抗折强度18 MPa，高温抗折强度（1400℃保温30min，埋炭）12MPa。
实施例2：
称取w(SiC)=98.0%、粒度为大于0.5mm、小于等于3mm的碳化硅颗粒8kg，与结合剂PVA水溶液0.3kg在碾轮式混砂机中混合均匀后，加入粒度≤0.05mm、w(Al2O3+MgO)=99.3%、尖晶石相=98%的烧结镁铝尖晶石细粉2kg，搅拌混合均匀，形成砂状料；砂状料经困料后在钢制模具中于100 T液压机上成型为具有65mm×65mm×65mm立方体形状的生坯；坯体经自然干燥48h，50℃强制干燥24h， 110℃强制干燥12h；干燥后的坯体置于气氛烧结的电炉的炉膛内，通入由工业氧气和工业氮气构成的混合气体，通过调节氧气和氮气流量控制炉内氧气分压为30000~50000Pa，以最高温为1300℃保温3h进行热处理，保温结束后继续对炉体进行升温，同时改用以纯度99.99%Ar气通入炉膛内，经计算此时膛内氧气分压约为10Pa，于最高温度1650℃保温10h进行烧成，持续通入Ar气至炉膛温度低于200℃，室温后取出炉内试样，即得碳化硅-氧化物复合耐火制品。该碳化硅-氧化物复合耐火制品显气孔率13%，w(SiO2)=0.3%，常温抗折强度40 MPa，高温抗折强度（1400℃保温30min，埋炭）30MPa。
实施例3：
称取w(SiC)=97.1%、粒度为大于0.1mm、小于等于2.5mm的碳化硅颗粒50kg，与结合剂PVA水溶液45kg在碾轮式混砂机中混合均匀后，加入粒度≤0.1mm、w(Al2O3+MgO)=99.0%、尖晶石相=95%的烧结镁铝尖晶石细粉50kg，搅拌混合均匀，形成砂状料；砂状料经困料后在钢制模具中于400 T液压机上成型为具有230mm×114mm×65mm长方体形状的生坯；坯体经自然干燥24h，60℃强制干燥24h， 120℃强制干燥10h；干燥后的坯体置于燃气窑内，通入天然气和空气构成的混合气体进行烧成，通过调节空气和燃气比例控制炉内氧气分压为约20000Pa，以最高温为1300℃保温10h进行热处理，即得第一步烧成试样；烧成结束后，待炉温低至常温后，在炉膛内试样旁放置炭块，炭块的放置量应满足烧成结束后仍有残余为标准，通入天燃气和空气加热，通过调节空气和燃气比例控制炉内氧气分压低于1000Pa，于最高温度1630℃保温3h进行二次烧成，烧成结束试样冷却至室温，即得碳化硅-氧化物复合耐火制品。该碳化硅-氧化物复合耐火制品显气孔率20%，w(SiO2)=2.0%，常温抗折强度22MPa，高温抗折强度（1400℃保温30min，埋炭）10MPa。
实施例4：
称取w(SiC)=98.0%、粒度为大于0.1mm、小于等于2.5mm的碳化硅颗粒6kg，与结合剂树脂溶液0.4kg在碾轮式混砂机中混合均匀后，加入粒度≤0.074mm、w(Al2O3+MgO)=99.3%、尖晶石相=98%的电熔镁铝尖晶石细粉4kg，搅拌混合均匀，形成砂状料；砂状料经困料后在钢制模具中于100 T液压机上成型为具有65mm×65mm×65mm立方体形状的生坯；坯体经自然干燥48h，50℃强制干燥24h， 110℃强制干燥12h；干燥后的坯体置于普通电炉的炉膛内，在常压空气环境下（氧气分压约20000Pa）以最高温为1360℃保温5h进行热处理即得第一步烧成试样；将冷却后的第一步烧成试样置于管式炉内，电阻加热炉体进行升温，同时向炉膛内持续通入纯度99.9% H2气为流动气体，保持膛内氧气分压低于1000Pa，于最高温度1630℃保温5h进行二次烧成，室温后取出炉内试样，即得碳化硅-氧化物复合耐火制品。该碳化硅-氧化物复合耐火制品显气孔率17%，w(SiO2)=1.2%，常温抗折强度15 MPa，高温抗折强度（1400℃保温30min，埋炭）12 MPa。
实施例5：
称取w(SiC)=98.0%、粒度为大于0.5mm、小于等于4mm的碳化硅颗粒70kg，与结合剂树脂溶液5kg在碾轮式混砂机中混合均匀后，加入粒度≤0.1mm、w(Al2O3+CaO)=99.0%、六铝酸钙相=90%的烧结六铝酸钙细粉30kg，搅拌混合均匀，形成砂状料；砂状料经困料后在钢制模具中于400 T液压机上成型为具有230mm×114mm×75mm长方体形状的生坯；坯体经自然干燥36h，60℃强制干燥24h， 150℃强制干燥12h；干燥后的坯体置于燃气窑内，通入天然气和空气构成的混合气体，通过调节空气和天然气流量控制炉内氧气分压为10000~20000Pa，以最高温为1400℃保温3h进行热处理，保温结束后继续进行升温，通过调节空气和天然气流量控制炉内氧气分压低于1000Pa，于最高温度1650℃保温5h进行烧成，室温后取出炉内试样，即得碳化硅-氧化物复合耐火制品。该碳化硅-氧化物复合耐火制品显气孔率14%，w(SiO2)=1.6%，常温抗折强度27 MPa，高温抗折强度（1400℃保温30min，埋炭）18MPa。
实施例6：
称取w(SiC)=98.0%、粒度为大于0.1mm、小于等于3mm的碳化硅颗粒75kg，与结合剂树脂溶液4.5kg在碾轮式混砂机中混合均匀后，加入粒度≤0.043mm、w(Al2O3+CaO)=99.2%、六铝酸钙相=95%的烧结六铝酸钙细粉25kg，搅拌混合均匀，形成砂状料；砂状料经困料后在钢制模具中于630 T液压机上成型为具有230mm×114mm×65mm长方体形状的生坯；坯体经自然干燥36h，60℃强制干燥24h， 110℃强制干燥12h；干燥后的坯体置于电阻加热炉内，常压、大气环境下（炉内氧气分压约20000Pa），以最高温为1350℃保温8h进行第一次烧成；将冷却后的第一次烧成试样置于真空烧结炉内，对炉膛抽真空至真空度小于50Pa，升温至最高温度1650℃保温3h进行二次烧成，室温后取出炉内试样，即得碳化硅-氧化物复合耐火制品。该碳化硅-氧化物复合耐火制品显气孔率18%，w(SiO2)=0.9%，常温抗折强度28MPa，高温抗折强度（1400℃保温30min，埋炭）16MPa。
实施例7：
称取w(SiC)=98.0%、粒度为大于0.1mm、小于等于5mm的碳化硅颗粒70kg，与结合剂树脂溶液5kg在碾轮式混砂机中混合均匀后，加入粒度≤0.043mm、w(Al2O3+CaO)=99.0%、六铝酸钙相=92%的电熔六铝酸钙细粉30kg，搅拌混合均匀，形成砂状料；砂状料经困料后在钢制模具中于630 T液压机上成型为具有230mm×114mm×65mm长方体形状的生坯；坯体经自然干燥36h，60℃强制干燥24h， 110℃强制干燥12h；干燥后的坯体置于电阻加热炉内，常压、大气环境下（炉内氧气分压约20000Pa），以最高温为1380℃保温5h进行第一次烧成；将冷却后的第一次烧成试样置于刚玉匣钵内埋炭处理，将匣钵置于电阻炉内进行加热，升温至最高温度1650℃保温5h进行二次烧成，室温后取出匣钵内试样，即得碳化硅-氧化物复合耐火制品。该碳化硅-氧化物复合耐火制品显气孔率16%，w(SiO2)=0.7%，常温抗折强度35MPa，高温抗折强度（1400℃保温30min，埋炭）28MPa。
实施例8：
称取w(SiC)=98.0%、粒度为大于0.5mm、小于等于3mm的碳化硅颗粒75kg，与结合剂PVA溶液4kg在碾轮式混砂机中混合均匀后，加入粒度≤0.1mm、w(Al2O3+CaO)=99.3%、六铝酸钙相=95%的烧结六铝酸钙细粉30kg，搅拌混合均匀，形成砂状料；砂状料经困料后在钢制模具中于630 T液压机上成型为具有230mm×114mm×65mm长方体形状的生坯；坯体经自然干燥24h，60℃强制干燥24h， 110℃强制干燥12h；干燥后的坯体置于燃气窑内，通入天然气和空气构成的混合气体，通过调节空气和天然气流量控制炉内氧气分压为10000~20000Pa，以最高温为1350℃保温5h进行第一次烧成；将冷却后的第一次烧成试样置于气氛烧结炉炉膛内，密封炉膛后经抽真空至炉膛内真空度低于50Pa，采用电阻加热方式对炉膛加热，同时持续向炉膛内通入99.99%的流动N2，升温至最高温度1600℃保温3h进行二次烧成，降温时持续通氮气至炉膛温度低于800℃，关闭进气阀和出气阀，保持炉膛内填充有氮气，待炉膛将至室温后取出试样，即得碳化硅-氧化物复合耐火制品。该碳化硅-氧化物复合耐火制品显气孔率19%，w(SiO2)=0.6%，常温抗折强度23MPa，高温抗折强度（1400℃保温30min，埋炭）17MPa。
Claims (7)
1.一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法，其特征在于：制备方法中的烧成过程为两步烧成法，即将碳化硅颗粒、氧化物细粉，与液体结合剂混合均匀后，压制成一定尺寸形状的生坯，生坯经干燥，干燥后的生坯先在氧化气氛下烧成，再在还原气氛下烧成，其中第一步为氧化气氛下烧成，烧成温度为1300~1400℃，烧成气氛中氧气分压为10000~50000Pa，第二步为还原气氛下烧成，烧成温度为1600~1650℃，烧成气氛中氧气分压为小于等于1000 Pa；氧化物为镁铝尖晶石或六铝酸钙中的一种，碳化硅-氧化物复合耐火制品制备方法的具体步骤如下：
1）将碳化硅颗粒与液体结合剂混合均匀后，向其中加入氧化物细粉，搅拌混合均匀，形成具有一定黏结塑性的砂状料；
2）砂状料经困料后装入模具，成型为具有一定尺寸和形状的生坯；
3）生坯进行干燥处理，自然干燥12~48h，50~70℃强制干燥12~24h，110~150℃强制干燥6~12h；
4）干燥后的生坯置于的窑炉内以最高温为1300~1400℃的氧化气氛中进行第一步烧成，控制炉内氧气分压为10000~50000 Pa，保温时间3~10 h；
5）第一步烧成结束后，继续升高窑炉温度至最高为1600~1650℃的还原气氛中进行第二步烧成，控制炉内氧气分压为小于等于1000 Pa，保温时间3~10 h，烧成结束，即得最终碳化硅-氧化物复合耐火制品；
6）接步骤4），在第一步烧成结束后，也可将烧成的坯体再置于另一窑炉内以最高温为1600~1650℃的还原气氛中进行第二步烧成，控制炉内氧气分压为小于等于1000 Pa，保温时间3~10 h，烧成结束，即得最终碳化硅-氧化物复合耐火制品。
2.如权利要求1所述的一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法，其特征在于：所述的两步烧成法为同一窑炉内连续操作实现，或在同一窑炉或不同窑炉内间歇操作实现。
3.如权利要求1所述的一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法，其特征在于：碳化硅-氧化物复合耐火制品中碳化硅的质量分数为50%~80%，氧化物的质量分数为20%~50%；碳化硅-氧化物复合耐火制品是由碳化硅颗粒、氧化物细粉，与液体结合剂混合均匀后，压制成一定尺寸形状的生坯，生坯经干燥后，需经1300~1650℃进行高温烧成处理；碳化硅-氧化物复合耐火制品的显气孔率13%~20%，w(SiO2)≤2.0%，常温抗折强度15~40 MPa，1400℃高温抗折强度10~30 MPa。
4.如权利要求3所述的一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法，其特征在于：所述的碳化硅颗粒，其粒度为大于0.1 mm、小于等于5 mm，其纯度为w(SiC)≥97%。
5.如权利要求3所述的一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法，其特征在于：所述的氧化物细粉为镁铝尖晶石或六铝酸钙中的一种，其粒度为小于等于0.1 mm。
6.如权利要求3所述的一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法，其特征在于：所述的镁铝尖晶石，w(Al2O3+MgO) ≥99.0%，X射线衍射分析尖晶石相含量≥95 %，为电熔法或烧结法制备的工业粉料。
7.如权利要求3所述的一种碳化硅-氧化物复合耐火制品的制备方法，其特征在于：所述的六铝酸钙，w(Al2O3+CaO) ≥99.0%，X射线衍射分析六铝酸钙相含量≥90 %，为电熔法或烧结法制备的工业粉料。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09227233A (ja) * | 1996-02-16 | 1997-09-02 | Nippon Cement Co Ltd | 炭化けい素焼結体の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH09227233A (ja) * | 1996-02-16 | 1997-09-02 | Nippon Cement Co Ltd | 炭化けい素焼結体の製造方法 |
| CN101935229A (zh) * | 2010-09-25 | 2011-01-05 | 武汉科技大学 | 一种微孔高铬砖及其制备方法 |
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| Al2O3-MgAl2O4-SiC-C耐火浇注料中SiC氧化的动态评价;张国富;《耐火与石灰》;20110630;第36卷(第3期);第53-58页 * |
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