CN113845365A - 一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖及其制备方法 - Google Patents

一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖及其制备方法，砖体由组分A、组分B、抗氧化剂和去离子水组成；制备方法包括：S1、将组分A球磨、过火处理，得到物料A；将组分B高温煅烧，得到物料B；S2、将物料A和物料B搅拌均匀，粉碎，并加入结合剂、抗氧化剂和去离子水，进行混炼，得到混炼浆料；S3、将混炼浆料置入模具中压制成砖坯；S4、将砖坯置于窑炉中烧制，冷却后即得碳化硅锆质砖成品；本发明工艺设计合理，所得碳化硅锆质砖抗氧化性能优异，极具推广应用价值和生产效益。

Description

一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖及其制备方法。
背景技术
固废处理问题一直是全世界关注的重大环境问题，传统的固废处理方式主要有填埋和焚烧两种方式，但是固废填埋存在着不少缺陷：建设固废填埋场占用了大量土地，土地是不可再生的资源，土地资源比较紧张；对环境造成了污染，增加管理成本；由于有大量有机物和电池等物质进入垃圾填埋场后，其产生的有毒渗滤液将给土壤和地下水带来严重污染，从环保的角度来考虑，必须建立固废填埋场渗滤液防渗透、收集处理系统，这将提高了技术难度，同时也增加投资，填埋操作复杂，管理困难，浪费资源，大量的固废堆放在填埋场里，其中有些物质和能量无法得到利用，这造成了资源一定程度上的浪费。因此，固废填埋的处理方式已经逐渐被替换了，因而这种简单的处理方式已基本不再采用，与填埋处理相比固废焚烧是一种较好的处理方式。固废燃烧炉焚是一种将废气、废液、固体废弃物：例如有毒气体、有毒火箭液体燃料、医疗垃圾、生活废品、动物尸体等进行高温焚烧，达到量化数减少或缩小的一种环保设备。
然而，现有的固废燃烧炉在使用过程中，内部熔炉砖抗氧化性较差，极易龟裂和脱离，严重阻碍了固废燃烧事业的发展。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖及其制备方法。
本发明的技术方案为：一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖，由以下重量份的原料组成：组分A 20-45份、组分B15-30份、结合剂0.3-1.2份、抗氧化剂0.1-0.4份、去离子水10-20份；
组分A包括：纳米碳化硅5-9份、α-Al2O3微粉3-7份、氧氮化硅3-6份、铝锌粉3-8份、碳化硼粉1-5份、硅灰4-6份、二氧化钛1-4份；
组分B包括：锆英石细粉4-6份、耐火粘土5-8份、氧化锆短纤维2-4份、纳米二硼化锆1-4份、四氯化锆2-5份、脱硅锆1-3份；
结合剂由废纸浆、黄糊精、聚乙烯醇、液体酚醛树脂等体积混合而成；
抗氧化剂由高炉矿渣、石墨、长石粉按照体积比2:1:1混合而成。
一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、物料处理；
S1-1、将纳米碳化硅、α-Al2O3微粉、氧氮化硅、铝锌粉、碳化硼粉、硅灰和二氧化钛在600-1150r/min条件下干法球磨30-60min，然后在1100-1300℃温度条件下过火处理15-45min，得到物料A；
S1-2、将锆英石细粉、耐火粘土、氧化锆短纤维、纳米二硼化锆、四氯化锆和脱硅锆在900-1100℃温度条件下煅烧3-6h，然后冷却至室温，得到物料B；
S2、物料混合；
S2-1、将物料A和物料B搅拌均匀，粉碎后过筛，得到粒径为0.02-0.04mm的混合粉料；
S2-2、将混合粉料陈化5-8天后置入混炼机中，并向混炼机中加入结合剂、抗氧化剂和去离子水，混炼50-90min；得到混炼浆料；
S3、成型；
将混炼浆料置入模具中，将模具置于震动压力机平台上进行振压，然后以100-250MPa的成型压力压制成砖坯；
S4、烧制；
S4-1将砖坯置于窑炉中，将窑炉升温至1300-1580℃，保温8-12h，完成烧制；
S4-2、烧制完成后，停止窑炉加热，待窑炉内的温度降至80℃以下时，开炉，即可得到碳化硅锆质砖成品。
进一步地，步骤S4-2完成后，将碳化硅锆质砖成品浸泡在质量浓度为8-15％的有机硅溶液中1-3h；然后放入125-300℃烘箱中固化处理2-4h，然后放入气氛炉中，在900-1300℃温度条件下热裂解3-5h，最后冷却至室温，通过将碳化硅锆质砖成品浸泡在有机硅溶液中进行固化和热裂解处理，有利于在碳化硅锆质砖成品表面形成稳定可靠的致密耐氧化层，提高碳化硅锆质砖成品的抗氧化性能。
进一步地，步骤S2-1完成后，将混合粉料置于密封容器中困料15-26h；通过对混合粉料进行困料处理，能够混合粉料中各物质的结合性能，从而提高砖坯的成型性能。
进一步地，步骤S4-1中，窑炉升温过程中；0-200℃以内升温速率为3-5℃/h；200-500℃升温速率为12-24℃/h，500℃度以上升温速率为40-70℃/h；采用不同的升温速率对窑炉进行升温，能够提高砖坯温度的均匀性，避免烧制前期由于温度不均匀而导致砖坯开裂，同时能够减少砖坯烧制过程中的气孔率，提升物料之间的微晶成型效果，从而提高碳化硅锆质砖成品的烧成质量。
进一步地，步骤S4-1完成后，封闭窑炉，并控制温度为1000-1200℃，烧制20-50min，然后继续封闭窑炉50-90h；通过对砖坯进行封闭式还原烧制，能够进一步提高碳化硅锆质砖成品的抗氧化性。
进一步地，步骤S2-2中，向混合粉料中加入1-3重量份的改性液，并搅拌均匀后，然后超声处理50-90min；改性液包括以下重量份的原料：十二烷基三甲基溴化铵0.3-0.7份、聚乙烯醇0.1-0.3份、硬脂酸锌0.2-0.4份、纳米二氧化钛0.2-0.3份、双氧水0.1-0.2份、去离子水0.1-1.1份；通过加入改性液，使得砖坯烧制过程中，物料之间发生稳固的交联结合，从而提高成品砖的结构强度、耐候性以及抗氧化性。
进一步地，步骤S4-1进行之前，将砖坯置入窑炉中进行预热处理，将砖坯置于窑炉内陶瓷滚棒上，陶瓷滚棒下方设置碳化硅板，碳化硅板下方加热后对砖坯进行预热，预热温度为80-160℃，预热时间为15-30min；通过对砖坯进行预热处理，能够提高砖坯烧制时物料之间的结合效果，从而提高成品砖的质量。
进一步地，步骤S4-2中，先以6-8m/s的速度对窑炉进行灌风冷却2-3h，然后自然冷却至80℃以下；通过对窑炉进行灌风冷却，能够充分消除碳化硅锆质砖成品的内应力，降低碳化硅锆质砖成品的脆性。
进一步地，碳化硅锆质砖的砖体结构包括砖体，砖体左右两端分别设置有连接台和插接套，连接台上设置有定位凹槽，插接套内部与定位凹槽位置对应处设置有定位凸起；左右相邻的两个砖体上的定位凹槽与插接套相互卡接，且定位凹槽与定位凸起相互卡接；砖体上下两端均设置有对接块，对接块上设置有对接孔，砖体上下两端位于对接块外侧均设置有密封卡槽；上下相邻的两个砖体之间通过连接套连接，连接套两端均设置与对接块对应的对接槽和与对接孔对应的对接柱，砖体上下两端位于对接槽外侧均设置有密封凸缘。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明工艺设计合理，通过纳米碳化硅、α-Al2O3微粉、氧氮化硅、锆英石细粉、氧化锆短纤维等材料所制备的碳化硅锆质砖具有良好的耐高温、抗侵蚀、耐磨损以及优良的热震稳定性能；同时，通过本发明所制备的碳化硅锆质砖在使用过程中，砖体内部的碳素与空气中氧化组分相隔离，具有耐久的抗氧化效果，从而极大的提高了固废焚烧炉的使用寿命，具有较好的经济和社会效益，极具推广应用价值和生产效益；本发明通过将碳化硅锆质砖成品浸泡在有机硅溶液中进行固化和热裂解处理，有利于在碳化硅锆质砖成品表面形成稳定可靠的致密耐氧化层，提高碳化硅锆质砖成品的抗氧化性能；通过向原材料中加入由十二烷基三甲基溴化铵、聚乙烯醇、硬脂酸锌、纳米二氧化钛、双氧水和去离子水组成的改性液，使得砖坯烧制过程中，物料之间发生稳固的交联结合，从而提高成品砖的结构强度、耐候性以及抗氧化性。
附图说明
图1是本发明的碳化硅锆质砖的结构示意图；
图2是本发明的碳化硅锆质砖的俯视图；
图3是本发明的连接套的结构示意图；
图4是本发明的碳化硅锆质砖与连接套的连接示意图；
其中，1-砖体、10-连接台、100-定位凹槽、11-插接套、110-定位凸起、12-对接块、120-对接孔、13-密封卡槽、14-连接套、140-对接槽140、141-对接柱、142-密封凸缘。
具体实施方式
实施例1：一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖，由以下重量份的原料组成：组分A 20份、组分B15份、结合剂0.3份、抗氧化剂0.1份、去离子水10份；
组分A包括：纳米碳化硅5份、α-Al2O3微粉3份、氧氮化硅3份、铝锌粉3份、碳化硼粉1份、硅灰4份、二氧化钛1份；
组分B包括：锆英石细粉4份、耐火粘土5份、氧化锆短纤维2份、纳米二硼化锆1份、四氯化锆2份、脱硅锆1份；
结合剂由废纸浆、黄糊精、聚乙烯醇、液体酚醛树脂等体积混合而成；
抗氧化剂由高炉矿渣、石墨、长石粉按照体积比2:1:1混合而成；
如图1、2、3、4所示，碳化硅锆质砖的砖体结构包括砖体1，砖体1左右两端分别设置有连接台10和插接套11，连接台10上设置有定位凹槽100，插接套11内部与定位凹槽100位置对应处设置有定位凸起110；左右相邻的两个砖体1上的定位凹槽100与插接套11相互卡接，且定位凹槽100与定位凸起110相互卡接；砖体1上下两端均设置有对接块12，对接块12上设置有对接孔120，砖体1上下两端位于对接块12外侧均设置有密封卡槽13；上下相邻的两个砖体1之间通过连接套14连接，连接套14两端均设置与对接块12对应的对接槽140和与对接孔120对应的对接柱141，砖体1上下两端位于对接槽140外侧均设置有密封凸缘142。
实施例2：本实施例记载的是实施例1的固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、物料处理；
S1-1、将纳米碳化硅、α-Al2O3微粉、氧氮化硅、铝锌粉、碳化硼粉、硅灰和二氧化钛在600r/min条件下干法球磨30min，然后在1100℃温度条件下过火处理15min，得到物料A；
S1-2、将锆英石细粉、耐火粘土、氧化锆短纤维、纳米二硼化锆、四氯化锆和脱硅锆在900℃温度条件下煅烧3h，然后冷却至室温，得到物料B；
S2、物料混合；
S2-1、将物料A和物料B搅拌均匀，粉碎后过筛，得到粒径为0.02-0.03mm的混合粉料；
S2-2、将混合粉料陈化5天后置入混炼机中，并向混炼机中加入结合剂、抗氧化剂和去离子水，混炼50min；得到混炼浆料；
S3、成型；
将混炼浆料置入模具中，将模具置于震动压力机平台上进行振压，然后以100MPa的成型压力压制成砖坯；
S4、烧制；
S4-1将砖坯置于窑炉中，将窑炉升温至1300℃，保温8h，完成烧制；
S4-2、烧制完成后，停止窑炉加热，待窑炉内的温度降至75℃，开炉，即可得到碳化硅锆质砖成品。
实施例3：一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖，由以下重量份的原料组成：组分A 30份、组分B 23份、结合剂0.8份、抗氧化剂0.8份、去离子水15份；
组分A包括：纳米碳化硅7份、α-Al2O3微粉5份、氧氮化硅4份、铝锌粉5份、碳化硼粉2份、硅灰5份、二氧化钛2份；
组分B包括：锆英石细粉5份、耐火粘土6份、氧化锆短纤维3份、纳米二硼化锆3份、四氯化锆4份、脱硅锆2份；
结合剂由废纸浆、黄糊精、聚乙烯醇、液体酚醛树脂等体积混合而成；
抗氧化剂由高炉矿渣、石墨、长石粉按照体积比2:1:1混合而成；
如图1、2、3、4所示，碳化硅锆质砖的砖体结构包括砖体1，砖体1左右两端分别设置有连接台10和插接套11，连接台10上设置有定位凹槽100，插接套11内部与定位凹槽100位置对应处设置有定位凸起110；左右相邻的两个砖体1上的定位凹槽100与插接套11相互卡接，且定位凹槽100与定位凸起110相互卡接；砖体1上下两端均设置有对接块12，对接块12上设置有对接孔120，砖体1上下两端位于对接块12外侧均设置有密封卡槽13；上下相邻的两个砖体1之间通过连接套14连接，连接套14两端均设置与对接块12对应的对接槽140和与对接孔120对应的对接柱141，砖体1上下两端位于对接槽140外侧均设置有密封凸缘142。
实施例4：本实施例记载的是实施例3的固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、物料处理；
S1-1、将纳米碳化硅、α-Al2O3微粉、氧氮化硅、铝锌粉、碳化硼粉、硅灰和二氧化钛在950r/min条件下干法球磨50min，然后在1210℃温度条件下过火处理33min，得到物料A；
S1-2、将锆英石细粉、耐火粘土、氧化锆短纤维、纳米二硼化锆、四氯化锆和脱硅锆在1050℃温度条件下煅烧4h，然后冷却至室温，得到物料B；
S2、物料混合；
S2-1、将物料A和物料B搅拌均匀，粉碎后过筛，得到粒径为0.02-0.03mm的混合粉料；
S2-2、将混合粉料陈化6天后置入混炼机中，并向混炼机中加入结合剂、抗氧化剂和去离子水，混炼85min；得到混炼浆料；
S3、成型；
将混炼浆料置入模具中，将模具置于震动压力机平台上进行振压，然后以210MPa的成型压力压制成砖坯；
S4、烧制；
S4-1将砖坯置于窑炉中，将窑炉升温至1450℃，保温11h，完成烧制；
S4-2、烧制完成后，停止窑炉加热，先以6m/s的速度对窑炉进行灌风冷却2h，然后自然冷却至60℃，开炉，即可得到碳化硅锆质砖成品；通过对窑炉进行灌风冷却，能够充分消除碳化硅锆质砖成品的内应力，降低碳化硅锆质砖成品的脆性；最后将碳化硅锆质砖成品浸泡在质量浓度为8％的有机硅溶液中1h；然后放入125℃烘箱中固化处理2h，然后放入气氛炉中，在900℃温度条件下热裂解3h，最后冷却至室温，通过将碳化硅锆质砖成品浸泡在有机硅溶液中进行固化和热裂解处理，有利于在碳化硅锆质砖成品表面形成稳定可靠的致密耐氧化层，提高碳化硅锆质砖成品的抗氧化性能。
实施例5：一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖，由以下重量份的原料组成：组分A 45份、组分B 30份、结合剂1.2份、抗氧化剂0.4份、去离子水20份
组分A包括：纳米碳化硅9份、α-Al2O3微粉7份、氧氮化硅6份、铝锌粉8份、碳化硼粉5份、硅灰6份、二氧化钛4份；
组分B包括：锆英石细粉6份、耐火粘土8份、氧化锆短纤维4份、纳米二硼化锆4份、四氯化锆5份、脱硅锆3份；
结合剂由废纸浆、黄糊精、聚乙烯醇、液体酚醛树脂等体积混合而成；
抗氧化剂由高炉矿渣、石墨、长石粉按照体积比2:1:1混合而成；
如图1、2、3、4所示，碳化硅锆质砖的砖体结构包括砖体1，砖体1左右两端分别设置有连接台10和插接套11，连接台10上设置有定位凹槽100，插接套11内部与定位凹槽100位置对应处设置有定位凸起110；左右相邻的两个砖体1上的定位凹槽100与插接套11相互卡接，且定位凹槽100与定位凸起110相互卡接；砖体1上下两端均设置有对接块12，对接块12上设置有对接孔120，砖体1上下两端位于对接块12外侧均设置有密封卡槽13；上下相邻的两个砖体1之间通过连接套14连接，连接套14两端均设置与对接块12对应的对接槽140和与对接孔120对应的对接柱141，砖体1上下两端位于对接槽140外侧均设置有密封凸缘142。
实施例6：本实施例记载的实施例5的固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、物料处理；
S1-1、将纳米碳化硅、α-Al2O3微粉、氧氮化硅、铝锌粉、碳化硼粉、硅灰和二氧化钛在1150r/min条件下干法球磨60min，然后在1300℃温度条件下过火处理45min，得到物料A；
S1-2、将锆英石细粉、耐火粘土、氧化锆短纤维、纳米二硼化锆、四氯化锆和脱硅锆在1100℃温度条件下煅烧6h，然后冷却至室温，得到物料B；
S2、物料混合；
S2-1、将物料A和物料B搅拌均匀，粉碎后过筛，得到粒径为0.03-0.04mm的混合粉料；向混合粉料中加入1重量份的改性液，并搅拌均匀后，然后超声处理50min；改性液包括以下重量份的原料：十二烷基三甲基溴化铵0.3份、聚乙烯醇0.1份、硬脂酸锌0.2份、纳米二氧化钛0.2份、双氧水0.1份、去离子水0.1份；通过加入改性液，使得砖坯烧制过程中，物料之间发生稳固的交联结合，从而提高成品砖的结构强度、耐候性以及抗氧化性；最后将混合粉料置于密封容器中困料15h；通过对混合粉料进行困料处理，能够混合粉料中各物质的结合性能，从而提高砖坯的成型性能；
S2-2、将混合粉料陈化8天后置入混炼机中，并向混炼机中加入结合剂、抗氧化剂和去离子水，混炼90min；得到混炼浆料；
S3、成型；
将混炼浆料置入模具中，将模具置于震动压力机平台上进行振压，然后以250MPa的成型压力压制成砖坯；
S4、烧制；
S4-1、将砖坯置入窑炉中进行预热处理，将砖坯置于窑炉内陶瓷滚棒上，陶瓷滚棒下方设置碳化硅板，碳化硅板下方加热后对砖坯进行预热，预热温度为80℃，预热时间为15min；通过对砖坯进行预热处理，能够提高砖坯烧制时物料之间的结合效果，从而提高成品砖的质量；窑炉升温过程中；0-200℃以内升温速率为3℃/h；200-500℃升温速率为12℃/h，500℃度以上升温速率为40℃/h；待窑炉升温至1580℃，保温12h，完成烧制；采用不同的升温速率对窑炉进行升温，能够提高砖坯温度的均匀性，避免烧制前期由于温度不均匀而导致砖坯开裂，同时能够减少砖坯烧制过程中的气孔率，提升物料之间的微晶成型效果，从而提高碳化硅锆质砖成品的烧成质量；封闭窑炉，并控制温度为1000℃，烧制20min，然后继续封闭窑炉50h；通过对砖坯进行封闭式还原烧制，能够进一步提高碳化硅锆质砖成品的抗氧化性；
S4-2、烧制完成后，停止窑炉加热，待窑炉内的温度降至70℃，开炉，即可得到碳化硅锆质砖成品。
实施例7：一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖，由以下重量份的原料组成：组分A 20份、组分B15份、结合剂0.3份、抗氧化剂0.1份、去离子水10份
组分A包括：纳米碳化硅5份、α-Al2O3微粉3份、氧氮化硅3份、铝锌粉3份、碳化硼粉1份、硅灰4份、二氧化钛1份；
组分B包括：锆英石细粉4份、耐火粘土5份、氧化锆短纤维2份、纳米二硼化锆1份、四氯化锆2份、脱硅锆1份；
结合剂由废纸浆、黄糊精、聚乙烯醇、液体酚醛树脂等体积混合而成；
抗氧化剂由高炉矿渣、石墨、长石粉按照体积比2:1:1混合而成；
如图1、2、3、4所示，碳化硅锆质砖的砖体结构包括砖体1，砖体1左右两端分别设置有连接台10和插接套11，连接台10上设置有定位凹槽100，插接套11内部与定位凹槽100位置对应处设置有定位凸起110；左右相邻的两个砖体1上的定位凹槽100与插接套11相互卡接，且定位凹槽100与定位凸起110相互卡接；砖体1上下两端均设置有对接块12，对接块12上设置有对接孔120，砖体1上下两端位于对接块12外侧均设置有密封卡槽13；上下相邻的两个砖体1之间通过连接套14连接，连接套14两端均设置与对接块12对应的对接槽140和与对接孔120对应的对接柱141，砖体1上下两端位于对接槽140外侧均设置有密封凸缘142。
实施例8：本实施例记载的是实施例7的固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、物料处理；
S1-1、将纳米碳化硅、α-Al2O3微粉、氧氮化硅、铝锌粉、碳化硼粉、硅灰和二氧化钛在600r/min条件下干法球磨30min，然后在1100℃温度条件下过火处理15min，得到物料A；
S1-2、将锆英石细粉、耐火粘土、氧化锆短纤维、纳米二硼化锆、四氯化锆和脱硅锆在900℃温度条件下煅烧3h，然后冷却至室温，得到物料B；
S2、物料混合；
S2-1、将物料A和物料B搅拌均匀，粉碎后过筛，得到粒径为0.02-0.03mm的混合粉料；
S2-2、将混合粉料陈化5天后置入混炼机中，并向混炼机中加入结合剂、抗氧化剂和去离子水，混炼50min；得到混炼浆料；
S3、成型；
将混炼浆料置入模具中，将模具置于震动压力机平台上进行振压，然后以100MPa的成型压力压制成砖坯；
S4、烧制；
S4-1将砖坯置于窑炉中，窑炉升温过程中；0-200℃以内升温速率为5℃/h；200-500℃升温速率为24℃/h，500℃度以上升温速率为70℃/h；待窑炉升温至1580℃，保温12h，完成烧制；采用不同的升温速率对窑炉进行升温，能够提高砖坯温度的均匀性，避免烧制前期由于温度不均匀而导致砖坯开裂，同时能够减少砖坯烧制过程中的气孔率，提升物料之间的微晶成型效果，从而提高碳化硅锆质砖成品的烧成质量；最后封闭窑炉，并控制温度为1200℃，烧制50min，然后继续封闭窑炉90h；通过对砖坯进行封闭式还原烧制，能够进一步提高碳化硅锆质砖成品的抗氧化性；
S4-2、烧制完成后，停止窑炉加热，待窑炉内的温度降至65℃，开炉，即可得到碳化硅锆质砖成品。
实施例9：一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖，由以下重量份的原料组成：组分A 45份、组分B 30份、结合剂.2份、抗氧化剂0.4份、去离子水20份
组分A包括：纳米碳化硅9份、α-Al2O3微粉7份、氧氮化硅6份、铝锌粉8份、碳化硼粉5份、硅灰6份、二氧化钛4份；
组分B包括：锆英石细粉6份、耐火粘土8份、氧化锆短纤维4份、纳米二硼化锆4份、四氯化锆5份、脱硅锆3份；
结合剂由废纸浆、黄糊精、聚乙烯醇、液体酚醛树脂等体积混合而成；
抗氧化剂由高炉矿渣、石墨、长石粉按照体积比2:1:1混合而成；
如图1、2、3、4所示，碳化硅锆质砖的砖体结构包括砖体1，砖体1左右两端分别设置有连接台10和插接套11，连接台10上设置有定位凹槽100，插接套11内部与定位凹槽100位置对应处设置有定位凸起110；左右相邻的两个砖体1上的定位凹槽100与插接套11相互卡接，且定位凹槽100与定位凸起110相互卡接；砖体1上下两端均设置有对接块12，对接块12上设置有对接孔120，砖体1上下两端位于对接块12外侧均设置有密封卡槽13；上下相邻的两个砖体1之间通过连接套14连接，连接套14两端均设置与对接块12对应的对接槽140和与对接孔120对应的对接柱141，砖体1上下两端位于对接槽140外侧均设置有密封凸缘142。
实施例10：本实施例记载的是实施例9的固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、物料处理；
S1-1、将纳米碳化硅、α-Al2O3微粉、氧氮化硅、铝锌粉、碳化硼粉、硅灰和二氧化钛在1150r/min条件下干法球磨60min，然后在1300℃温度条件下过火处理45min，得到物料A；
S1-2、将锆英石细粉、耐火粘土、氧化锆短纤维、纳米二硼化锆、四氯化锆和脱硅锆在1100℃温度条件下煅烧6h，然后冷却至室温，得到物料B；
S2、物料混合；
S2-1、将物料A和物料B搅拌均匀，粉碎后过筛，得到粒径为0.02-0.03mm的混合粉料；将混合粉料置于密封容器中困料26h；通过对混合粉料进行困料处理，能够混合粉料中各物质的结合性能，从而提高砖坯的成型性能；
S2-2、向混合粉料中加入3重量份的改性液，并搅拌均匀后，然后超声处理50-90min；改性液包括以下重量份的原料：十二烷基三甲基溴化铵0.7份、聚乙烯醇0.3份、硬脂酸锌0.4份、纳米二氧化钛0.3份、双氧水0.2份、去离子水1.1份；通过加入改性液，使得砖坯烧制过程中，物料之间发生稳固的交联结合，从而提高成品砖的结构强度、耐候性以及抗氧化性；然后将混合粉料陈化8天后置入混炼机中，并向混炼机中加入结合剂、抗氧化剂和去离子水，混炼90min；得到混炼浆料；
S3、成型；
将混炼浆料置入模具中，将模具置于震动压力机平台上进行振压，然后以250MPa的成型压力压制成砖坯；
S4、烧制；
S4-1、将砖坯置入窑炉中进行预热处理，将砖坯置于窑炉内陶瓷滚棒上，陶瓷滚棒下方设置碳化硅板，碳化硅板下方加热后对砖坯进行预热，预热温度为160℃，预热时间为30min；通过对砖坯进行预热处理，能够提高砖坯烧制时物料之间的结合效果，从而提高成品砖的质量，然后将预热后的砖坯置于窑炉中，窑炉升温过程中；0-200℃以内升温速率为5℃/h；200-500℃升温速率为24℃/h，500℃度以上升温速率为70℃/h；待窑炉升温至1580℃，保温12h，完成烧制；采用不同的升温速率对窑炉进行升温，能够提高砖坯温度的均匀性，避免烧制前期由于温度不均匀而导致砖坯开裂，同时能够减少砖坯烧制过程中的气孔率，提升物料之间的微晶成型效果，从而提高碳化硅锆质砖成品的烧成质量；最后封闭窑炉，并控制温度为1200℃，烧制50min，然后继续封闭窑炉90h；通过对砖坯进行封闭式还原烧制，能够进一步提高碳化硅锆质砖成品的抗氧化性；
S4-2、烧制完成后，停止窑炉加热，先以8m/s的速度对窑炉进行灌风冷却3h，然后自然冷却至70℃，开炉，即可得到碳化硅锆质砖成品；通过对窑炉进行灌风冷却，能够充分消除碳化硅锆质砖成品的内应力，降低碳化硅锆质砖成品的脆性；最后将碳化硅锆质砖成品浸泡在质量浓度为15％的有机硅溶液中3h；然后放入300℃烘箱中固化处理4h，然后放入气氛炉中，在1300℃温度条件下热裂解5h，最后冷却至室温，通过将碳化硅锆质砖成品浸泡在有机硅溶液中进行固化和热裂解处理，有利于在碳化硅锆质砖成品表面形成稳定可靠的致密耐氧化层，提高碳化硅锆质砖成品的抗氧化性能。
试验例：
试验方法：1)分别选取10块本发明实施例2、4、6、8所制备的碳化硅锆质砖成品作为试样，然后将所述试样分别置入质量浓度25％的乙醇溶液中超声清洗20min；然后在150℃烘箱中干燥至恒重，保存在干燥器中，备用；
2)使用千分尺对每组试样的宽度和厚度进行测量，使用游标卡尺对每组试样的的长度进行测量，使用天平对每组试样进行称重，测得每组试样的平均宽度B1为12.00cm、平均厚度H1为8.00cm、平均长度L1为30.00cm和平均重量1500.00g；
3)将每组的各个式样分别放置在支架上，然后将支架置于马弗炉加热区的中心，试样之间及与炉内壁间的间距应为8m；然后将马弗炉加热至1400℃，恒温保持55h；
4)待试样冷却至室温后，取出试样，分别测量试样的宽度、厚度、长度和重量，分别计算平均宽度B2、平均厚度H2、平均长度L2和平均重量W2。
试验结果如表1所示：
表1、不用制备条件对碳化硅锆质砖成品的影响；
实施例 2 4 6 8 10
B2/cm 11.31 11.45 11.63 11.85 11.95
H2/cm 7.16 7.25 7.48 7.69 7.99
L2/cm 28.45 28.69 29.01 29.35 29.65
W2/g 1386.26 1391.26 1394.59 1397.33 1498.26
5)分别计算各组试样试验前后的△B(B2-B1)、△H(H2-H1)、△L(L2-L1)、△W(W2-W1)；结果如表2所示；
表2：试验前后，各组试样的△B、△H、△L、△W计算结果；
Figure BDA0003357214910000151
Figure BDA0003357214910000161
通过表1和表2数据可知：实施例4与实施例2相比，通过将碳化硅锆质砖成品浸泡在有机硅溶液中进行固化和热裂解处理，有利于在碳化硅锆质砖成品表面形成稳定可靠的致密耐氧化层，提高碳化硅锆质砖成品的抗氧化性能；通过对砖坯进行预热处理，能够提高砖坯烧制时物料之间的结合效果，从而提高成品砖的质量；实施例6与实施例2相比，通过对混合粉料进行困料处理，能够混合粉料中各物质的结合性能，从而提高砖坯的成型性能。通过向混合粉料中加入改性液，使得砖坯烧制过程中，物料之间发生稳固的交联结合，从而提高成品砖的结构强度、耐候性以及抗氧化性；实施例8与实施例2相比，采用不同的升温速率对窑炉进行升温，能够提高砖坯温度的均匀性，避免烧制前期由于温度不均匀而导致砖坯开裂，同时能够减少砖坯烧制过程中的气孔率，提升物料之间的微晶成型效果，从而提高碳化硅锆质砖成品的烧成质量，通过对砖坯进行封闭式还原烧制，能够进一步提高碳化硅锆质砖成品的抗氧化性，通过对窑炉进行灌风冷却，能够充分消除碳化硅锆质砖成品的内应力，降低碳化硅锆质砖成品的脆性；实施例10与实施例2相比，由于将各有利条件进行了综合优化，使得碳化硅锆质砖成品的抗氧化性能达到最佳。

Claims (10)

1.一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖，其特征在于，由以下重量份的原料组成：组分A 20-45份、组分B15-30份、结合剂0.3-1.2份、抗氧化剂0.1-0.4份、去离子水10-20份；
所述组分A包括：纳米碳化硅5-9份、α-Al2O3微粉3-7份、氧氮化硅3-6份、铝锌粉3-8份、碳化硼粉1-5份、硅灰4-6份、二氧化钛1-4份；
所述组分B包括：锆英石细粉4-6份、耐火粘土5-8份、氧化锆短纤维2-4份、纳米二硼化锆1-4份、四氯化锆2-5份、脱硅锆1-3份；
所述结合剂由废纸浆、黄糊精、聚乙烯醇、液体酚醛树脂等体积混合而成；
所述抗氧化剂由高炉矿渣、石墨、长石粉按照体积比2:1:1混合而成。
2.如权利要求1所述的一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、物料处理；
S1-1、将所述纳米碳化硅、α-Al2O3微粉、氧氮化硅、铝锌粉、碳化硼粉、硅灰和二氧化钛在600-1150r/min条件下干法球磨30-60min，然后在1100-1300℃温度条件下过火处理15-45min，得到物料A；
S1-2、将所述锆英石细粉、耐火粘土、氧化锆短纤维、纳米二硼化锆、四氯化锆和脱硅锆在900-1100℃温度条件下煅烧3-6h，然后冷却至室温，得到物料B；
S2、物料混合；
S2-1、将所述物料A和物料B搅拌均匀，粉碎后过筛，得到粒径为0.02-0.04mm的混合粉料；
S2-2、将所述混合粉料陈化5-8天后置入混炼机中，并向所述混炼机中加入结合剂、抗氧化剂和去离子水，混炼50-90min；得到混炼浆料；
S3、成型；
将所述混炼浆料置入模具中，将所述模具置于震动压力机平台上进行振压，然后以100-250MPa的成型压力压制成砖坯；
S4、烧制；
S4-1将所述砖坯置于窑炉中，将窑炉升温至1300-1580℃，保温8-12h，完成烧制；
S4-2、烧制完成后，停止窑炉加热，待窑炉内的温度降至80℃以下时，开炉，即可得到碳化硅锆质砖成品。
3.根据权利要求2所述的一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，其特征在于，步骤S4-2完成后，将所述碳化硅锆质砖成品浸泡在质量浓度为8-15％的有机硅溶液中1-3h；然后放入125-300℃烘箱中固化处理2-4h，然后放入气氛炉中，在900-1300℃温度条件下热裂解3-5h，最后冷却至室温。
4.根据权利要求2所述的一种固废燃烧用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，其特征在于，步骤S2-1完成后，将所述混合粉料置于密封容器中困料15-26h。
5.根据权利要求2所述的一种固废燃烧用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，其特征在于，步骤S4-1中，窑炉升温过程中；0-200℃以内升温速率为3-5℃/h；200-500℃升温速率为12-24℃/h，500℃度以上升温速率为40-70℃/h。
6.根据权利要求2所述的一种固废燃烧用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，其特征在于，步骤S4-1完成后，封闭所述窑炉，并控制温度为1000-1200℃，烧制20-50min，然后继续封闭窑炉50-90h。
7.根据权利要求1所述的一种固废燃烧用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，其特征在于，步骤S2-2中，向所述混合粉料中加入1-3重量份的改性液，并搅拌均匀后，然后超声处理50-90min；所述改性液包括以下重量份的原料：十二烷基三甲基溴化铵0.3-0.7份、聚乙烯醇0.1-0.3份、硬脂酸锌0.2-0.4份、纳米二氧化钛0.2-0.3份、双氧水0.1-0.2份、去离子水0.1-1.1份。
8.根据权利要求2所述的一种固废燃烧用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，其特征在于，步骤S4-1进行之前，将所述砖坯置入窑炉中进行预热处理，将砖坯置于窑炉内陶瓷滚棒上，陶瓷滚棒下方设置碳化硅板，碳化硅板下方加热后对砖坯进行预热，预热温度为80-160℃，预热时间为15-30min。
9.根据权利要求2所述的一种固废燃烧用高抗氧化的碳化硅锆质砖的制备方法，其特征在于，步骤S4-2中，先以6-8m/s的速度对窑炉进行灌风冷却2-3h，然后自然冷却至80℃以下。
10.根据权利要求1所述的一种固废燃烧炉用高抗氧化的碳化硅锆质砖，其特征在于，步骤S2-1完成后，将所述混合粉料进行困料处理。
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