CN116854486A - 一种复合陶瓷溜槽及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种复合陶瓷溜槽及其制备方法和应用，包括坯体、釉面，坯体原料：锆刚玉20‑50wt%，AZS废砖15‑25wt%，锆英石5‑15wt%，第一锂瓷石10‑20wt%，复合微粉2‑10wt%，高铝水泥；釉面原料：第二锂瓷石10‑20wt%，钠长石5‑10wt%，高岭土3‑5wt%，煅烧高岭土3‑5wt%，透灰石5‑10wt%，烧滑石5‑10wt%，石英5‑20wt%，煅烧氧化锌2‑10wt%，氧化锆4‑8wt%，透锂长石。本发明使得坯体表面气孔被釉料所封闭使表面气孔率低于0.5%，使用过程中不易被高温溶液侵蚀。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种复合陶瓷溜槽及其制备方法和应用。
背景技术
目前，传统的有色冶炼溜槽均是采用一种防渗浇注料现场浇注或是由耐火材料厂家浇注成预制件后在现场砌筑而成，这两种方案使用的都是防渗浇注料，只是施工方式有差别，因为耐火材料的表面气孔较多（一般大于20%），表面比较粗糙，在使用的过程中高温溶液很容易从气孔渗入到材料内部，对其造成侵蚀破坏，而且高温溶液在降温的过程中很容易粘结在其表面，在下次流溶液之前需要现场的工人顶着高温对溜槽的内部进行清渣和修补，工作环境十分恶劣。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种复合陶瓷溜槽及其制备方法和应用，该复合陶瓷溜槽具有好的抗侵蚀性能、耐磨性能、长寿性能和自洁性能。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种复合陶瓷溜槽，包括高热震性能耐火材料坯体、高热震性能耐高温釉面。
所述高热震性能耐火材料坯体原料由以下成分组成：以该坯体原料总量计，锆刚玉 20-50wt%，AZS废砖 15-25wt%，锆英石 5-15wt%，第一锂瓷石 10-20wt%，复合微粉 2-10wt%，高铝水泥为余量；且各组分的含量T满足：T锆英石+T第一锂瓷石≥0.7T锆刚玉；其中，锆刚玉的粒度为3-8mm，AZS废砖的粒度为1-3mm，锆英石粒度≤1mm，第一锂瓷石粒度≤0.088mm。
所述高热震性能耐高温釉面原料由以下成分组成：以该釉面原料计，第二锂瓷石10-20wt%，钠长石 5-10wt%，高岭土 3-5wt%，煅烧高岭土 3-5wt%，透灰石 5-10wt%，烧滑石5-10wt%，石英 5-20wt%，煅烧氧化锌 2-10wt%，氧化锆 4-8wt%，透锂长石为余量；且各组分的含量T满足：T钠长石+T透灰石+T煅烧氧化锌≤1.5T第二锂瓷石。
本发明优选地，0.9T锆刚玉≥T锆英石+T锂瓷石≥0.7T锆刚玉。
本发明优选地，T第二锂瓷石≤T钠长石+T透灰石+T煅烧氧化锌≤1.5T第二锂瓷石。
本发明优选地，所述锆刚玉的组成为：以该坯体原料总量计，粒度在3-5mm的部分10-22wt%，粒度在6-8mm的部分15-20wt%。
本发明优选地，所述复合微粉的组成为硅微粉和氧化铝微粉。
更优选地，所述硅微粉和氧化铝微粉的质量比为1:0.3-0.5。
本发明第二方面提供一种复合陶瓷溜槽的制备方法，所述复合陶瓷溜槽为第一方面所述的复合陶瓷溜槽，且其制备方法包括：
S1、原料预混：按照高热震性能耐火材料坯体原料中除水和高铝水泥以外的其他物料配比，进行原料的预混；
S2、湿混：将S1预混好的坯体预混料加入搅拌机内，加入水和高铝水泥，混碾3-5分钟，待料混合均匀后，出料；
S3、成型：将S2搅拌好的料进行振动成型；
S4、脱模、养护；
S5、干燥，按照下方的干燥曲线进行干燥：室温至300℃期间以升温速率为10-25℃/h进行升温，之后以升温速率为20-25℃/h进行升温至650℃，保温7-10h；
S6、制釉：按照釉面原料进行配比，将配好的釉料放入球磨机中研磨18-24小时；
S7、喷釉：将S6研磨好的高性能微晶陶瓷釉料均匀的喷涂在S5干燥后得到的耐热陶瓷坯体之上；
S8、装窑烧成：将S7已经喷好釉的制品装入梭式窑，按照下方的烧成曲线进行烧成：室温至1500℃期间以升温速率为20-45℃/h进行升温，之后以升温速率为16-19℃/h进行升温至1670℃，保温3-5h。
本发明优选地，S4所述养护的过程包括：在20-30℃的养护室内养护48-72小时。
本发明优选地，S5中所述室温至300℃期间以升温速率为10-25℃/h进行升温的过程包括：室温以升温速率为14-17℃/h升温至150℃，保温8-12h；在150-200℃期间以升温速率为13-15℃/h进行升温，保温4-5h；在200-300℃期间以升温速率为23-25℃/h进行升温，保温2-3h。
本发明优选地，S8中所述室温至1500℃期间以升温速率为20-45℃/h进行升温的过程包括：室温以升温速率为40-45℃/h升温至500℃，保温6-10h；在500-700℃期间以升温速率为18-22℃/h进行升温，保温2-4h；在700-1500℃期间以升温速率为18-22℃/h进行升温，保温2-3h。
本发明第三方面提供第一方面所述的复合陶瓷溜槽在有色金属冶炼和/或使用温度低于1600℃的工业窑炉中的应用。
与现有技术相比，本发明提供的复合陶瓷溜槽具有如下优势：
1、复合陶瓷溜槽因特定原料组成的坯体和特定原料组成的釉料均具有热震性能优异的特性，尤其是添加各特定组分且满足T锆英石+T第一锂瓷石≥0.7T锆刚玉以及并满足T钠长石+T透灰石+T煅烧氧化锌≤1.5T第二锂瓷石；使得坯体表面气孔被釉料所封闭使表面气孔率低于0.5%，使用过程中不易被高温溶液侵蚀，在铝加工行业使用寿命可由传统的1-3个月提升到12-24个月。而在相同条件下，不满足上述特定组分条件的方案，无法达到本发明的显著效果。
2、复合陶瓷溜槽表面复合有光滑的高温釉层，尤其是控制T钠长石+T透灰石+T煅烧氧化锌≤1.5T第二锂瓷石，具有很好的自洁效果，高温溶液流过时不容易粘结在其表面，在下次高温溶液流过前不再需要清理和维护，可提升使用效率，节省人力成本。
3、复合陶瓷溜槽与现有技术的方案相比，维护难度更低、使用效果更好，可提高生产效率。
本发明复合陶瓷溜槽中设置的釉面相当于一个稳定的中间层，可以阻止耐火材料本体中的物质污染高温溶液，可以减少高温溶液中的杂质含量，这一点在铝加工和锌加工等对产品纯度有较高要求的有色金属冶炼行业尤为重要。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明中AZS为电熔锆刚玉砖。
本发明第一方面提供一种复合陶瓷溜槽，包括高热震性能耐火材料坯体、高热震性能耐高温釉面。
所述高热震性能耐火材料坯体原料由以下成分组成：以该坯体原料总量计，锆刚玉 20-50wt%，AZS废砖 15-25wt%，锆英石 5-15wt%，第一锂瓷石 10-20wt%，复合微粉 2-10wt%，高铝水泥为余量；且各组分的含量T满足：T锆英石+T第一锂瓷石≥0.7T锆刚玉；其中，锆刚玉的粒度为3-8mm，AZS废砖的粒度为1-3mm，锆英石粒度≤1mm，第一锂瓷石粒度≤0.088mm。
本发明高热震性能耐火材料坯体原料中还可以加入必要溶剂，如还加入水，只要能利于浇注成型即可。
所述高热震性能耐高温釉面原料由以下成分组成：以该釉面原料计，第二锂瓷石10-20wt%，钠长石 5-10wt%，高岭土 3-5wt%，煅烧高岭土 3-5wt%，透灰石 5-10wt%，烧滑石5-10wt%，石英 5-20wt%，煅烧氧化锌 2-10wt%，氧化锆 4-8wt%，透锂长石为余量；且各组分的含量T满足：T钠长石+T透灰石+T煅烧氧化锌≤1.5T第二锂瓷石。
本发明所述高岭土是指未被煅烧的生高岭土，煅烧高岭土是指按照现有技术的手段将生高岭土煅烧得到的物料。现有技术的生高岭土、煅烧高岭土均能用于本发明，且能达到本发明的效果。
本发明优选地，0.9T锆刚玉≥T锆英石+T锂瓷石≥0.7T锆刚玉。该优选方案，更利于提升坯体表面气孔被釉料所封闭的程度，提升使用寿命。
本发明优选地，T第二锂瓷石≤T钠长石+T透灰石+T煅烧氧化锌≤1.5T第二锂瓷石。该优选方案，更利于提升坯体表面气孔被釉料所封闭的程度，提升使用寿命。
本发明优选地，所述锆刚玉的组成为：以该坯体原料总量计，粒度在3-5mm的部分10-22wt%，粒度在6-8mm的部分15-20wt%。
本发明优选地，所述复合微粉的组成为硅微粉和氧化铝微粉。本发明硅微粉和氧化铝微粉的粒度均低于5mm。
更优选地，所述硅微粉和氧化铝微粉的质量比为1:0.3-0.5。该优选方案，更利于提升坯体表面气孔被釉料所封闭的程度，提升使用寿命。
本发明第二方面提供一种复合陶瓷溜槽的制备方法，所述复合陶瓷溜槽为第一方面所述的复合陶瓷溜槽，且其制备方法包括：
S1、原料预混：按照高热震性能耐火材料坯体原料中除水和高铝水泥以外的其他物料配比，进行原料的预混；
S2、湿混：将S1预混好的坯体预混料加入搅拌机内，加入水和高铝水泥，混碾3-5分钟，待料混合均匀后，出料；
S3、成型：将S2搅拌好的料进行振动成型；
S4、脱模、养护；
S5、干燥，按照下方的干燥曲线进行干燥：室温至300℃期间以升温速率为10-25℃/h进行升温，之后以升温速率为20-25℃/h进行升温至650℃，保温7-10h；
S6、制釉：按照釉面原料进行配比，将配好的釉料放入球磨机中研磨18-24小时；
S7、喷釉：将S6研磨好的高性能微晶陶瓷釉料均匀的喷涂在S5干燥后得到的耐热陶瓷坯体之上；
S8、装窑烧成：将S7已经喷好釉的制品装入梭式窑，按照下方的烧成曲线进行烧成：室温至1500℃期间以升温速率为20-45℃/h进行升温，之后以升温速率为16-19℃/h进行升温至1670℃，保温3-5h。
本发明优选地，S4所述养护的过程包括：在20-30℃的养护室内养护48-72小时。
本发明优选地，S5中所述室温至300℃期间以升温速率为10-25℃/h进行升温的过程包括：室温以升温速率为14-17℃/h升温至150℃，保温8-12h；在150-200℃期间以升温速率为13-15℃/h进行升温，保温4-5h；在200-300℃期间以升温速率为23-25℃/h进行升温，保温2-3h。该优选方案，更利于提升坯体表面气孔被釉料所封闭的程度，提升使用寿命。
本发明优选地，S8中所述室温至1500℃期间以升温速率为20-45℃/h进行升温的过程包括：室温以升温速率为40-45℃/h升温至500℃，保温6-10h；在500-700℃期间以升温速率为18-22℃/h进行升温，保温2-4h；在700-1500℃期间以升温速率为18-22℃/h进行升温，保温2-3h。该优选方案，更利于提升坯体表面气孔被釉料所封闭的程度，提升使用寿命。
本发明第三方面提供第一方面所述的复合陶瓷溜槽在有色金属冶炼和/或使用温度低于1600℃的工业窑炉中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
一种复合陶瓷溜槽，其制备方法如下：
1、原料预混。按照表1高热震性能耐火材料坯体原料配比，进行原料的预混。
2、湿混。将已经预混好的高热震性能耐火材料坯体预混料加入行星式强制搅拌机内，加入洁净的自来水（其用量能利于浇筑成型即可，为坯体原料的8%）和高铝水泥，混碾5分钟，待料混合均匀后，即可出料。
3、成型。将搅拌好的料填入模具内进行振动成型。
4、脱模、养护。待6个小时后，浇筑完毕的高热震性能耐火材料坯体已经具有脱模所需的强度时，可以脱模。脱模后，制品需要在25℃的养护室内养护60小时。
5、干燥。养护完毕的制品可以装入梭式窑内，按照下方的干燥曲线进行干燥：室温以升温速率为15℃/h升温至150℃，保温10h；在150-200℃期间以升温速率为14℃/h进行升温，保温5h；在200-300℃期间以升温速率为25℃/h进行升温，保温3h，之后以升温速率为25℃/h进行升温至650℃，保温8h。
6、制釉。按照表2的高性能微晶陶瓷釉料的配比，将配好的釉料放入球磨机中研磨20小时。
7、喷釉。将研磨好的高性能微晶陶瓷釉料均匀的喷涂在干燥后的耐热陶瓷坯体之上。
8、装窑烧成。将已经喷好釉的制品装入梭式窑，按照烧成曲线进行烧成：室温以升温速率为45℃/h升温至500℃，保温10h；在500-700℃期间以升温速率为20℃/h进行升温，保温3h；在700-1500℃期间以升温速率为20℃/h进行升温，保温2h，之后以升温速率为17℃/h进行升温至1670℃，保温4h。
9、出窑拣选。按照标准对出窑的制品进行逐块拣选，剔除不合格品。
表1
其中复合微粉的组成为硅微粉和氧化铝微粉，所述硅微粉和氧化铝微粉的质量比为1:0.4。硅微粉和氧化铝微粉的粒度均低于5mm。
表2
经测试，坯体表面气孔被釉料所封闭使其为0.1%，使用过程中不易被高温溶液侵蚀，在铝加工行业使用寿命可由传统的1-3个月提升到24个月。
实施例2
按照实施例1的方法进行，不同的是，采用表1和表2所示的原料的用量。
经测试，坯体表面气孔被釉料所封闭使其为0.2%，使用过程中不易被高温溶液侵蚀，在铝加工行业使用寿命可由传统的1-3个月提升到22个月。
实施例3
按照实施例1的方法进行，不同的是，调整T锆刚玉量使得T锆刚玉=T锆英石+T锂瓷石，并通过高铝水泥补足100%。
经测试，坯体表面气孔被釉料所封闭使其为0.42%，使用过程中不易被高温溶液侵蚀，在铝加工行业使用寿命可由传统的1-3个月提升到18个月。
实施例4
按照实施例1的方法进行，不同的是，调整高热震性能耐高温釉面原料中T钠长石为5wt%，T透灰石为5wt%，T煅烧氧化锌为2wt%，并通过透锂长石补足100%。
经测试，坯体表面气孔被釉料所封闭使其为0.50%，使用过程中不易被高温溶液侵蚀，在铝加工行业使用寿命可由传统的1-3个月提升到16个月。
实施例5
按照实施例1的方法进行，不同的是，锆刚玉的粒度为一种规格且粒度在3-5mm。
经测试，坯体表面气孔被釉料所封闭使其为0.30%，使用过程中不易被高温溶液侵蚀，在铝加工行业使用寿命可由传统的1-3个月提升到23个月。
实施例6
按照实施例1的方法进行，不同的是，锆刚玉的粒度为一种规格且粒度在6-8mm。
经测试，坯体表面气孔被釉料所封闭使其为0.25%，使用过程中不易被高温溶液侵蚀，在铝加工行业使用寿命可由传统的1-3个月提升到22个月。
实施例7
按照实施例1的方法进行，不同的是，S5中干燥曲线为：室温以升温速率为10℃/h升温至150℃，保温10h；在150-200℃期间以升温速率为20℃/h进行升温，保温5h；在200-300℃期间以升温速率为25℃/h进行升温，保温3h，之后以升温速率为25℃/h进行升温至650℃，保温8h。
经测试，坯体表面气孔被釉料所封闭使其为0.26%，使用过程中不易被高温溶液侵蚀，在铝加工行业使用寿命可由传统的1-3个月提升到21个月。
实施例8
按照实施例1的方法进行，不同的是，S8中烧成曲线为：室温以升温速率为20℃/h升温至500℃，保温10h；在500-700℃期间以升温速率为40℃/h进行升温，保温3h；在700-1500℃期间以升温速率为30℃/h进行升温，保温2h，之后以升温速率为17℃/h进行升温至1670℃，保温4h。
经测试，坯体表面气孔被釉料所封闭使其为0.20%，使用过程中不易被高温溶液侵蚀，在铝加工行业使用寿命可由传统的1-3个月提升到22个月。
对比例1
按照实施例1的方法进行，不同的是，调整高热震性能耐火材料坯体原料中T锆刚玉量为20wt%，并通过高铝水泥补足100%。
经测试，坯体表面气孔被釉料所封闭使其为1%，使用过程中不易被高温溶液侵蚀，在铝加工行业使用寿命可由传统的1-3个月提升到9个月。
对比例2
按照实施例1的方法进行，不同的是，调整高热震性能耐高温釉面原料中的T钠长石为9wt%，并通过透锂长石补足100%。
经测试，坯体表面气孔被釉料所封闭使其为1.3%，使用过程中不易被高温溶液侵蚀，在铝加工行业使用寿命可由传统的1-3个月提升到8个月。
通过上述结果可以看出，采用本发明的实施例具有明显更好的效果。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种复合陶瓷溜槽，包括高热震性能耐火材料坯体、高热震性能耐高温釉面，其特征在于，所述高热震性能耐火材料坯体原料由以下成分组成：以该坯体原料总量计，锆刚玉20-50wt%，AZS废砖 15-25wt%，锆英石 5-15wt%，第一锂瓷石 10-20wt%，复合微粉 2-10wt%，高铝水泥为余量；且各组分的含量T满足：T锆英石+T第一锂瓷石≥0.7T锆刚玉；其中，锆刚玉的粒度为3-8mm，AZS废砖的粒度为1-3mm，锆英石粒度≤1mm，第一锂瓷石粒度≤0.088mm；
所述高热震性能耐高温釉面原料由以下成分组成：以该釉面原料计，第二锂瓷石 10-20wt%，钠长石 5-10wt%，高岭土 3-5wt%，煅烧高岭土 3-5wt%，透灰石 5-10wt%，烧滑石 5-10wt%，石英 5-20wt%，煅烧氧化锌 2-10wt%，氧化锆 4-8wt%，透锂长石为余量；且各组分的含量T满足：T钠长石+T透灰石+T煅烧氧化锌≤1.5T第二锂瓷石。
2.根据权利要求1所述的复合陶瓷溜槽，其特征在于，0.9T锆刚玉≥T锆英石+T锂瓷石≥0.7T锆刚玉。
3.根据权利要求1所述的复合陶瓷溜槽，其特征在于，T第二锂瓷石≤T钠长石+T透灰石+T煅烧氧化锌≤1.5T第二锂瓷石。
4.根据权利要求1所述的复合陶瓷溜槽，其特征在于，所述锆刚玉的组成为：以该坯体原料总量计，粒度在3-5mm的部分10-22wt%，粒度在6-8mm的部分15-20wt%。
5.根据权利要求1所述的复合陶瓷溜槽，其特征在于，所述复合微粉的组成为硅微粉和氧化铝微粉，所述硅微粉和氧化铝微粉的质量比为1:0.3-0.5。
6.一种复合陶瓷溜槽的制备方法，其特征在于，所述复合陶瓷溜槽为如权利要求1-5中任一项所述的复合陶瓷溜槽，且其制备方法包括：
S1、原料预混：按照高热震性能耐火材料坯体原料中除水和高铝水泥以外的其他物料配比，进行原料的预混；
S2、湿混：将S1预混好的坯体预混料加入搅拌机内，加入水和高铝水泥，混碾3-5分钟，待料混合均匀后，出料；
S3、成型：将S2搅拌好的料进行振动成型；
S4、脱模、养护；
S5、干燥，按照下方的干燥曲线进行干燥：室温至300℃期间以升温速率为10-25℃/h进行升温，之后以升温速率为20-25℃/h进行升温至650℃，保温7-10h；
S6、制釉：按照釉面原料进行配比，将配好的釉料放入球磨机中研磨18-24小时；
S7、喷釉：将S6研磨好的高性能微晶陶瓷釉料均匀的喷涂在S5干燥后得到的耐热陶瓷坯体之上；
S8、装窑烧成：将S7已经喷好釉的制品装入梭式窑，按照下方的烧成曲线进行烧成：室温至1500℃期间以升温速率为20-45℃/h进行升温，之后以升温速率为16-19℃/h进行升温至1670℃，保温3-5h。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S4所述养护的过程包括：在20-30℃的养护室内养护48-72小时。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S5中所述室温至300℃期间以升温速率为10-25℃/h进行升温的过程包括：室温以升温速率为14-17℃/h升温至150℃，保温8-12h；在150-200℃期间以升温速率为13-15℃/h进行升温，保温4-5h；在200-300℃期间以升温速率为23-25℃/h进行升温，保温2-3h。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S8中所述室温至1500℃期间以升温速率为20-45℃/h进行升温的过程包括：室温以升温速率为40-45℃/h升温至500℃，保温6-10h；在500-700℃期间以升温速率为18-22℃/h进行升温，保温2-4h；在700-1500℃期间以升温速率为18-22℃/h进行升温，保温2-3h。
10.如权利要求1-5中任一项所述的复合陶瓷溜槽在有色金属冶炼和/或使用温度低于1600℃的工业窑炉中的应用。
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| GR01 | Patent grant | ||
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