CN117003569A - 铬锆刚玉骨料及其制备方法、铬锆刚玉复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种铬锆刚玉骨料及其制备方法、铬锆刚玉复合材料及其制备方法和应用。本申请提供的铬锆刚玉骨料在合理配比各组分重量份数的基础上，并选取四种不同粒径的粒料，能够增强各颗粒之间的配合作用，进而使其用于制备玻璃窑用刚玉砖时，能够显著降低刚玉砖的显气孔率，并能够提高铬锆刚玉复合材料的耐压强度。进一步地，本申请提供的铬锆刚玉骨料还具备体积密度大、高温使用性能优异的优点，进而能够提高铬锆刚玉复合材料的体积密度、荷重软化温度以及抗热震性能，延长玻璃窑的使用寿命。
Description
技术领域
本申请涉及耐火材料制备技术领域，具体涉及一种铬锆刚玉骨料及其制备方法、铬锆刚玉复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
玻璃是人类生产和生活的必需材料，需要在高温下(最高温度可达1600℃或更高)进行制备，因此要求玻璃窑使用耐火材料。为提高窑炉的寿命，增加耐侵蚀性，因此使用铬锆刚玉砖作为耐火材料。
铬锆刚玉砖在熔窑内长期受到高温、玻璃液的物理化学侵蚀和机械冲刷作用，铬锆刚玉砖料耐受这些作用的程度，决定了玻璃窑的寿命。在高温环境下，铬锆刚玉砖会受到热膨胀和热应力的影响，容易导致刚玉砖在热循环过程中发生开裂、剥离或变形等问题；在玻璃液的物理化学侵蚀和机械冲刷下，砖体的磨耗会速度加快，缩短刚玉砖的使用寿命。因此，为增加刚玉砖的使用寿命，需要降低刚玉砖的显气孔率，并提高材料的耐压强度以减少高温环境、玻璃液的物理化学侵蚀以及机械侵蚀对刚玉砖的影响。但传统的铬锆刚玉砖中各颗粒之间的配合不良，导致砖的显气孔率变大以及耐压强度变差。
发明内容
基于此，本申请提供一种铬锆刚玉骨料及其制备方法、铬锆刚玉复合材料及其制备方法和应用。本申请所提供的铬锆刚玉骨料用于制备玻璃窑用刚玉砖，能够显著降低刚玉砖的显气孔率，并能够提高刚玉砖的耐压强度。
本申请的第一方面，提供一种铬锆刚玉骨料，以重量份数计，包括以下组分：
以重量份数计，所述第一粒料、所述第二粒料、所述第三粒料和所述第四粒料的化学成分包括15份～60份的Cr2O3、9份～12份的ZrO2、25份～39份的Al2O3、8份～12份的SiO2以及0.2份～0.5份的Fe2O3。
本申请的第二方面，提供一种本申请第一方面所述的铬锆刚玉骨料的制备方法，包括以下步骤：
按照所述第一粒料、所述第二粒料、所述第三粒料和所述第四粒料的化学成分配制制备原料，
将所述制备原料采用湿法球磨，制备成骨料泥浆；
将所述骨料泥浆经压滤、真空练泥后，挤压成骨料泥条；
所述骨料泥条干燥后进行1560℃～1700℃高温煅烧，然后粉碎，制备所述第一粒料、所述第二粒料、所述第三粒料以及所述第四粒料。
本申请的第三方面，提供一种铬锆刚玉复合材料，以重量份数计，包括以下组分：
在其中一个实施例中，以重量份数计，所述混合基质粉包括以下组分：
在其中一个实施例中，所述混合基质粉具有如下特征中的一个或多个：
(1)以重量份数计，所述铬质粉料的化学成分包括71份～80份的Cr2O3、5份～10份的ZrO2、2份～8份的Al2O3、2份～10份的SiO2以及0.2份～0.5份的Fe2O3；
(2)以重量份数计，所述含Al2O3粉料的化学成分包括96份～99份的Al2O3以及0份～0.2份的Fe2O3；
(3)以重量份数计，所述锆英石粉料的化学成分包括62份～65份的ZrO2、32份～35份的SiO2、0.2份～0.5份的Al2O3以及0.05份～0.3份的Fe2O3。
在其中一个实施例中，所述铬锆刚玉复合材料具有如下特征中的一个或多个：
(1)所述分散剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或多种；
(2)所述增稠悬浮剂选自苯甲酸钠和凹凸棒土中的一种或多种。
本申请的第四方面，提供一种本申请第三方面任一项实施例所述铬锆刚玉复合材料的制备方法，包括以下步骤：
按照重量份数取本申请第一方面所述的铬锆刚玉骨料和所述混合基质粉，制备混合物料；
将所述混合物料进行干法混合后，加入所述分散剂、所述增稠悬浮剂以及溶剂混合，制备湿料；
将所述湿料采用真空浇注法，制备成型坯料；
将所述成型坯料干燥、烧制后，制备所述铬锆刚玉复合材料。
在其中一个实施例中，真空浇注的工艺参数包括：真空度≤-0.08MPa。
在其中一个实施例中，所述制备方法具有如下特征中的一个或多个：
(1)所述坯料干燥的工艺参数包括：干燥温度为40℃～110℃，干燥时间≥24h；
(2)所述烧制的工艺参数包括：以5℃/h～15℃/h的升温速率升温至1540℃～1630℃，并保温8h～16h。
本申请的第五方面，提供一种玻璃窑用刚玉砖，包括本申请第三方面任一项实施例所述的铬锆刚玉复合材料。
本申请提供的铬锆刚玉骨料在合理配比各组分重量份数的基础上，并选取四种不同粒径的粒料，能够增强各颗粒之间的配合作用，进而使其用于制备玻璃窑用刚玉砖时，能够显著降低刚玉砖的显气孔率，并能够提高铬锆刚玉复合材料的耐压强度。
进一步地，本申请提供的铬锆刚玉骨料还具备体积密度大、高温使用性能优异的优点，进而能够提高铬锆刚玉复合材料的体积密度、荷重软化温度以及抗热震性能，延长玻璃窑的使用寿命。
附图说明
图1～图3为本申请实施例1所制备的铬锆刚玉复合材料的形貌图；
图4为本申请实施例1所制备的铬锆刚玉复合材料的XRD图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请的铬锆刚玉骨料及其制备方法、铬锆刚玉复合材料及其制备方法和应用作进一步完整、清楚的描述。本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
本文中，“一种或多种”指所列项目的任一种、任两种或任两种以上。
本申请中，“第一方面”、“第二方面”、“第三方面”、“第四方面”、“第五方面”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性或数量，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等仅起到非穷举式的列举描述目的，应当理解并不构成对数量的封闭式限定。
本申请中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
本申请中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。
本申请中涉及的百分比含量，如无特别说明，对于固液混合和固相-固相混合均指质量百分比，对于液相-液相混合指体积百分比。
本申请中涉及的百分比浓度，如无特别说明，均指终浓度。所述终浓度，指添加成分在添加该成分后的体系中的占比。
本申请中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。
本申请的第一方面，提供一种铬锆刚玉骨料，以重量份数计，包括以下组分：
以重量份数计，所述第一粒料、所述第二粒料、所述第三粒料和所述第四粒料的组分包括15份～60份的Cr2O3、9份～12份的ZrO2、25份～39份的Al2O3、8份～12份的SiO2以及0.2份～0.5份的Fe2O3。
可以理解地，本申请第一粒料包括粒径为4mm～6mm之间的任意数值的粒料，只要粒径在4mm～6mm之间就可作为第一粒料。相应地，2mm≤粒径＜4mm之间任意数值的粒料可以作为第二粒料。0.5mm≤粒径＜2mm之间任意数值的粒料可以作为第三粒料。粒径＜0.5mm的粒料均可作为第四粒料。
第一粒料的重量份数包括但不限于10份、12份、15份、18份或20份。第二粒料的重量份数包括但不限于10份、12份、15份、16份或18份。第三粒料的重量份数包括但不限于10份、12份、15份、16份或18份。第四粒料的重量份数包括但不限于20份、21份、25份、26份、27份或28份。
所述第一粒料、所述第二粒料、所述第三粒料和所述第四粒料的组分包括15份～60份的Cr2O3，9份～12份的ZrO2，25份～39份的Al2O3，8份～12份的SiO2以及0.2份～0.5份的Fe2O3。需要说明的是，所述第一粒料、所述第二粒料、所述第三粒料和所述第四粒料的组成可以各自独立地选自15份～60份的Cr2O3，9份～12份的ZrO2，25份～39份的Al2O3，8份～12份的SiO2以及0.2份～0.5份的Fe2O3。具体地，Cr2O3的重量份数包括但不限于15份、17份、18份、19份、20份、30份、40份、50份或60份。Al2O3的重量份数包括但不限于25份、30份、35份、38份或39份。SiO2的重量份数包括但不限于8份、10份或12份。Fe2O3的重量份数包括但不限于0.2份、0.3份、0.4份或0.5份。
本申请提供的铬锆刚玉骨料在合理配比各组分的重量份数的基础上，并选取四种不同粒径的粒料，能够增强各颗粒之间的配合作用，进而使其用于制备玻璃窑用刚玉砖时，能够显著降低刚玉砖的显气孔率，并能够提高铬锆刚玉复合材料的耐压强度。进一步地，本申请提供的铬锆刚玉骨料还具备体积密度大、高温使用性能优异的优点，进而能够提高铬锆刚玉复合材料的体积密度、荷重软化温度以及抗热震性能，延长玻璃窑的使用寿命。
本申请的第二方面，提供一种本申请第一方面所述的铬锆刚玉骨料的制备方法，包括以下步骤：
按照所述第一粒料、所述第二粒料、所述第三粒料和所述第四粒料的组分配制制备原料，
将所述制备原料采用湿法球磨，制备成骨料泥浆；
将所述骨料泥浆经压滤、真空练泥后，挤压成骨料泥条；
所述骨料泥条干燥后进行1560℃～1700℃高温煅烧，然后粉碎，制备所述第一粒料、所述第二粒料、所述第三粒料以及所述第四粒料。
在其中一个示例中，第一粒料、所述第二粒料、所述第三粒料和所述第四粒料的制备原料包括锆英砂、氧化铬绿和氧化铝粉。
在其中一个示例中，骨料泥浆的粒径为2μm～5μm。本申请中，骨料的粒径指的是所使用的骨料颗粒的尺寸大小。
在其中一个示例中，以重量份数计，所述锆英石粉料包括62份～65份的ZrO2、32份～35份的SiO2、0.2份～0.5份的Al2O3以及0.05份～0.3份的Fe2O3。
在其中一个示例中，湿法球磨的球磨时间为3h～5h。
本申请的第三方面，提供一种铬锆刚玉复合材料，以重量份数计，包括以下组分：
可以理解地，铬锆刚玉骨料的重量份数可以选自50份～74份之间的任意数值。具体地，铬锆刚玉骨料的重量份数包括但不限于50份、55份、60份、70份或74份。混合基质粉的重量份数包括但不限于35份、37份、39份、40份或42份。分散剂的重量份数包括但不限于0.05份、0.08份、0.1份、0.15份、0.18份或2份。增稠悬浮剂的重量份数包括但不限于0.1份、0.15份、0.2份、0.25份或0.3份。
为增加各组分的相容性，需要在制备原料中加入溶剂，以重量份数计，溶剂为5份～8份。可以理解地，溶剂的重量份数包括但不限于5份、6份、7份或8份。在其中一个示例中，溶剂包括水、水玻璃和硅溶胶中的一种或多种。
本申请提供的铬锆刚玉复合材料，使用铬锆刚玉骨料作为主要材料，充分利用了其各颗粒之间配合性好，且其本身所具备的体积密度大、高温使用性能优异的优点，并进一步加入混合基质粉、分散剂和增稠悬浮剂进行填充，辅以烧制过程，进而形成了相分布均匀的铝铬固溶体混合物，进而能够使铬锆刚玉复合材料的显气孔率降低、体积密度增大、耐压强度提高、荷重软化温度提高以及抗热震稳定性增强。
在其中一个示例中，以重量份数计，所述混合基质粉包括以下组分：
可以理解地，铬质粉料的粒径包括但不限于44μm、40μm、35μm、30μm、25μm、20μm、15μm、10μm或5μm。优选地，铬质粉料的粒径为20μm～44μm。含Al2O3粉料的粒径包括但不限于5μm、4μm、3μm、2μm或1μm。优选地，含Al2O3粉料的粒径为2.5μm～5μm。锆英石粉料的粒径包括但不限于2.5μm、2μm、1.5μm、1μm或0.5μm。优选地，锆英石粉料的粒径为0.5μm～2.5μm。
在混合基质粉中，铬质粉料的重量份数包括但不限于22份、25份或28份。含Al2O3粉料的重量份数包括但不限于5份、8份、10份、15份或18份。锆英石粉料的重量份数包括但不限于3份、4份、5份或6份。高岭土的重量份数包括但不限于1份、2份、2.5份或3份。
通过对混合基质粉中的各组分进行合理配比，使其能够与铬锆刚玉骨料具备优异的相容性，以进一步协同铬锆刚玉骨料提高铬锆刚玉复合材料的致密性。
在其中一个示例中，以重量份数计，所述铬质粉料包括71份～80份的Cr2O3、5份～10份的ZrO2、2份～8份的Al2O3、2份～10份的SiO2以及0.2份～0.5份的Fe2O3。
在其中一个示例中，以重量份数计，所述含Al2O3粉料包括96份～99份的Al2O3以及0份～0.2份的Fe2O3。
在本申请中，并不限定含Al2O3粉料的类型，含Al2O3粉料的类型包括但不限于烧结板状刚玉、电熔白刚玉和煅烧α-Al2O3。
在其中一个示例中，以重量份数计，所述锆英石粉料包括62份～65份的ZrO2、32份～35份的SiO2、0.2份～0.5份的Al2O3以及0.05份～0.3份的Fe2O3。
在其中一个示例中，所述分散剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或多种。
在其中一个示例中，所述增稠悬浮剂选自苯甲酸钠和凹凸棒土中的一种或多种。凹凸棒土是一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，呈土状、致密块状产于沉积岩和风化壳中，颜色呈白色，灰白色，青灰色，灰绿色或弱丝绢光泽。土质细腻，有油脂光泽，质轻、性脆，断口呈贝壳状或参差状，吸水性强。湿时具粘性和可塑性，干燥后收缩小，不产生龟裂。
可以理解地，本申请并不限定凹凸棒土的类型，常见的凹凸棒土A型和凹凸棒土Y型均可用作增稠悬浮剂。凹凸棒土A型是由纤维素状材料(如椰棕纤维、稻草等)与黏土颗粒混合而成。凹凸棒土Y型是由粘土、无机胶凝材料和填充物(如沙子、碎石等)组成的复合材料。本申请中加入增稠悬浮剂能够在复合材料中形成一定的凹凸结构，提升复合材料的耐久性和耐压强度。
在其中一个具体的示例中，所述铬锆刚玉复合材料，以重量份数计，包括以下组分：
在其中一个具体的示例中，所述铬锆刚玉复合材料，以重量份数计，包括以下化学成分：
目前，铬锆刚玉砖主要采用电熔法和压制成型烧结法制备得到。采用电熔法生产的铬刚玉砖存在成本太高，使用厂家难以接受的问题。压制成型烧结法包括等静压成型法和浇注成型法，其中，等静压成型设备昂贵，且在成型过程中需要采用人工填入干粉料，会产生粉尘污染，且劳动强度大，生产效率低，而且橡胶模具使用寿命较短，需要经常更换而影响效率。
浇注成型耐火材料因制备工艺简单、生产效率高，节约能源、成本低廉、施工方便等特点，广泛地应用于高温领域。但传统浇注成型耐火材料加入的粘结剂较多，难以干燥；且在烧结过程中排胶多，烧结后坯体的致密度较低，机械加工过程中容易在表面有斑点污染，表面粗糙度高等问题。
真空浇注成型耐火材料虽然可以进一步减少浇注料的气孔，但这些气孔难以在真空环境下完全排除。结果是制备出的材料可能存在较高的气孔率或微细孔隙，影响材料的密实性和性能，从而使玻璃液中的金属离子及杂质很容易通过气孔渗入耐火材料内部，破坏材料组织结构，严重降低了耐火材料的使用寿命。
本申请的第四方面，提供一种本申请第三方面任一项示例所述铬锆刚玉复合材料的制备方法，包括以下步骤：
按照重量份数取本申请第一方面所述的铬锆刚玉骨料和所述混合基质粉，制备混合物料；
将所述混合物料进行干法混合后，加入所述分散剂、所述增稠悬浮剂以及溶剂混合，制备湿料；
将所述湿料采用真空浇注法，制备成型坯料；
将所述成型坯料干燥、烧制后，制备所述铬锆刚玉复合材料。
在其中一个示例中，真空浇注的工艺参数包括：真空度≤-0.08MPa。本申请中，真空度包括但不限于-0.08MPa或-0.1MPa。本申请提供的铬锆刚玉骨料能够增强各颗粒之间的配合作用，因此能够有效适用于真空浇注成型的步骤，且在混合基质粉、分散剂和增稠悬浮剂的协同下，可以显著提升材料的压实性，进而能够有效防止玻璃液中的金属离子及杂质通过气孔渗入耐火材料内部，进一步提高耐火材料的使用寿命。
在其中一个示例中，所述成型坯料干燥的工艺参数包括：干燥温度为40℃～110℃，干燥时间≥24h。
在其中一个示例中，所述烧制的工艺参数包括：以5℃/h～15℃/h的升温速率升温至1540℃～1630℃，并保温8h～16h。可以理解地，烧制的保温温度包括但不限于1540℃、1550℃、1560℃、1600℃、1610℃、1620℃或1630℃。
在其中一个具体的示例中，所述铬锆刚玉复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将锆英砂、氧化铬绿、氧化铝粉、按重量份数混合，再加入适量水在搅拌型球磨机中混磨3h～5h，制成粒径为2μm～5μm的骨料泥浆后，经压滤、真空练泥、挤压成骨料泥条，骨料泥条经风干和烘干后再经1560℃～1700℃高温煅烧、最后破粉碎成第一粒料、第二粒料、第三粒料和第四粒料；
S2.按照重量份数选取粒径≤44μm的铬质粉料、粒径≤5μm的含Al2O3粉料、粒径≤2.5μm的锆英石粉料以及高岭土，制备混合基质粉；
S3.按照重量份数选取步骤S1的第一粒料、第二粒料、第三粒料和第四粒料，以及步骤S2的混合基质粉放入中速搅拌机中，干混3min～5min，制备混合物料；
S4.将步骤S3中的混合物料中加入分散剂和水，湿混1min～3min后，再加入增稠悬浮剂，搅拌6min～15min至表面翻浆后，制备湿料；
S5.将步骤S4的湿料注入真空搅拌机，抽真空5min～15min至真空度≤-0.08MPa后，通过真空管注入石膏模具内，自然晾干24～48h后，脱模干燥，制备成型坯料；
S6.将步骤S5的成型坯料置于干燥窑内进行烘干处理，烘干温度为40～110℃，干燥时间≥24小时；将干燥后的制品进行烧制，烧制过程中，以升温速率5～15℃/h升温至1540-1630℃，保温时间8～16h，制备铬锆刚玉复合材料。
本申请的第五方面，提供一种玻璃窑用刚玉砖，包括本申请第三方面任一项示例所述的铬锆刚玉复合材料。
以下为具体的实施例，如无特别说明，实施例中采用的原料均为市售产品。
实施例1
本申请实施例1提供一种铬锆刚玉复合材料，以重量份数计，包括如下组分：
本申请实施例1铬锆刚玉复合材料的制备方法如下：S1.选取锆英砂、工业氧化铬绿、工业氧化铝粉，并按重量份数均匀混合，再加入5～8份水在搅拌型球磨机中混磨5小时，制成粒度要求2～5μm的骨料泥浆后，经压滤、真空练泥、挤压成骨料泥条，骨料泥条经风干和烘干后再经1700℃高温煅烧、最后破粉碎成第一料粒、第二料粒、第三料粒和第四料粒。S2.将铬质粉料、含Al2O3粉料以及锆英石粉料粉碎，使粒径满足需求。S3.按照重量份数分别取第一料粒、第二料粒、第三料粒、第四料粒、粉碎后的铬质粉料、粉碎后的含Al2O3粉料以及粉碎后的锆英石粉料放入中速搅拌机中，干混5分钟后，加入分散剂NP3和水，混3分钟，再加入凹凸棒土，强力搅拌15分钟至表面翻浆后，出料注入真空搅拌机，抽真空15分钟至真空度为-0.08MPa后，通过真空管注入石膏模具内，自然晾干48h后，脱模干燥，得到坯料。S5.将S4制备的坯料置于干燥窑内进行烘干处理，烘干温度为110℃，干燥时间24小时；将干燥后的制品进行烧制，烧成温度为1630℃，保温时间16h，升温速率15℃/h，即得铬锆刚玉复合材料。
实施例2
本申请实施例2提供一种铬锆刚玉复合材料，以重量份数计，包括如下组分：
以重量份数计，包括如下组分：
实施例3
本申请实施例3提供一种铬锆刚玉复合材料，以重量份数计，包括如下组分：
以重量份数计，包括如下组分：
实施例4
本申请实施例4提供一种铬锆刚玉复合材料，以重量份数计，包括如下组分：
以重量份数计，包括如下组分：
实施例5
本申请实施例5提供一种铬锆刚玉复合材料，以重量份数计，包括如下组分：
以重量份数计，包括如下组分：
实施例6
实施例6与实施例1基本相同，主要区别在于：实施例4中未添加凹凸棒土A型。
实施例7
实施例7与实施例1基本相同，主要区别在于：实施例5中铬质粉料的重量份数为20份，高岭土的重量份数为5份，凹凸棒土的重量份数为0.1份。
实施例8
实施例8与实施例1基本相同，主要区别在于：铬质粉料的重量份数为25份，并未添加高岭土。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，主要区别在于：对比例1中未包括粒度＜0.5mm的第四料粒。具体为，第一粒料的重量份数为18份、第二粒料的重量份数为22份、第三粒料的重量份数为25份。
对比例2
对比例2与实施例1基本相同，主要区别在于：对比例2中骨料的含量与实施例1不同，具体为：第一粒料的重量份数为5份、第二粒料的重量份数为20份、第三粒料的重量份数为22份，第四粒料的重量份数为18份。
本申请实施例和对比例的铬锆刚玉复合材料中各制备原料组分的重量份数如表1所示。表1中铬锆刚玉复合材料的主要构成：第一粒料、第二粒料、第三粒料、第四粒料、铬质粉料、含Al2O3粉料、锆英石粉料以及高岭土的重量加和为100份，分散剂、悬浮增稠剂以及溶剂的重量份数是按照铬锆刚玉复合材料的主要构成进行配比的。
表1
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本申请实施例和对比例的铬锆刚玉复合材料的显气孔率、体积密度是基于标准GB/T2997-2015测定，耐压强度是基于标准GB/T 5072-2008(方法1)测定，荷重软化温度是基于标准GB/T5989-2008测定，抗热震性是基于标准DIN51068：2008-11进行测试。测试结果如表2所示。
表2
由表1可知，本申请实施例所提供的铬锆刚玉复合材料兼备较低的显气孔率、较低的体积密度、较高的耐压强度、较高的荷软温度和较高的抗热震性。对比例1中未添加第四粒料，使复合材料的显气孔率增加、体积密度降低，且其耐压强度和抗热震性均较差。对比例2改变了骨料中各组分的组成，进而导致较大的显气孔率，较低的体积密度和耐压强度，且其抗热震性差。实施例6中未添加凹凸棒土，其显气孔率稍大，进而使其具备稍差的耐压强度和抗热震性。实施例7中，高岭土的重量份数稍多，导致其耐压强度、荷软温度和抗热震性稍低。实施例8中未加入高岭土，其显气孔率稍大，进而使其耐压强度稍差。
由图1～图4可知，本申请实施例1制备的铬锆刚玉复合材料晶粒较大且均匀，开口气孔少，形成了结构稳定的铝铬固溶体，其中斜锆石和锆英石相的存在能够提高铬锆刚玉复合材料的抗热震性能，进而提高了刚玉耐火材料的高温使用性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，便于具体和详细地理解本申请的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本申请提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本申请所附权利要求的保护范围内。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种铬锆刚玉骨料，其特征在于，以重量份数计，包括以下组分：
以重量份数计，所述第一粒料、所述第二粒料、所述第三粒料和所述第四粒料的化学成分包括15份～60份的Cr2O3、9份～12份的ZrO2、25份～39份的Al2O3、8份～12份的SiO2以及0.2份～0.5份的Fe2O3。
2.一种权利要求1所述的铬锆刚玉骨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照所述第一粒料、所述第二粒料、所述第三粒料和所述第四粒料的化学成分配制制备原料，
将所述制备原料采用湿法球磨，制备成骨料泥浆；
将所述骨料泥浆经压滤、真空练泥后，挤压成骨料泥条；
所述骨料泥条干燥后进行1560℃～1700℃高温煅烧，然后粉碎，制备所述第一粒料、所述第二粒料、所述第三粒料以及所述第四粒料。
3.一种铬锆刚玉复合材料，其特征在于，以重量份数计，包括以下组分：
4.根据权利要求3所述的铬锆刚玉复合材料，其特征在于，以重量份数计，所述混合基质粉包括以下组分：
5.根据权利要求4所述的铬锆刚玉复合材料，其特征在于，所述混合基质粉具有如下特征中的一个或多个：
(1)以重量份数计，所述铬质粉料的化学成分包括71份～80份的Cr2O3、5份～10份的ZrO2、2份～8份的Al2O3、2份～10份的SiO2以及0.2份～0.5份的Fe2O3；
(2)以重量份数计，所述含Al2O3粉料的化学成分包括96份～99份的Al2O3以及0份～0.2份的Fe2O3；
(3)以重量份数计，所述锆英石粉料的化学成分包括62份～65份的ZrO2、32份～35份的SiO2、0.2份～0.5份的Al2O3以及0.05份～0.3份的Fe2O3。
6.根据权利要求3～5任一项所述的铬锆刚玉复合材料，其特征在于，所述铬锆刚玉复合材料具有如下特征中的一个或多个：
(1)所述分散剂选自三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或多种；
(2)所述增稠悬浮剂选自苯甲酸钠和凹凸棒土中的一种或多种。
7.一种权利要求3～6任一项所述铬锆刚玉复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照重量份数取权利要求1所述的铬锆刚玉骨料和所述混合基质粉，制备混合物料；
将所述混合物料进行干法混合后，加入所述分散剂、所述增稠悬浮剂以及溶剂混合，制备湿料；
将所述湿料采用真空浇注法，制备成型坯料；
将所述成型坯料干燥、烧制后，制备所述铬锆刚玉复合材料。
8.根据权利要求7所述的铬锆刚玉复合材料的制备方法，其特征在于，真空浇注的工艺参数包括：真空度≤-0.08MPa。
9.根据权利要求7所述的铬锆刚玉复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具有如下特征中的一个或多个：
(1)所述坯料干燥的工艺参数包括：干燥温度为40℃～110℃，干燥时间≥24h；
(2)所述烧制的工艺参数包括：以5℃/h～15℃/h的升温速率升温至1540℃～1630℃，并保温8h～16h。
10.一种玻璃窑用刚玉砖，其特征在于，包括权利要求3～6任一项所述的铬锆刚玉复合材料。
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