CN117105645B - 氮窑用耐蚀砖 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮窑用耐蚀砖，包括70份～85份的板状刚玉、5份～15份的红柱石、5～15份的锆英石、1份～16份的稳定剂和1份~5份的粘结剂；板状刚玉的粒度为10目～35目、35目～230目和230目～325目；红柱石的粒度为120目～239目和粒度为230目～325目；制备方法包括将板状刚玉和红柱石进行干混得到混合干料；将锆英石和粘结剂混合后进行第一次喷雾至混合干料表面上得到第一混合粉料；将稳定剂和粘结剂混合后进行第二次喷雾至第一混合粉料表面上得到第二混合粉料；将第二混合粉料进行压制成型得到砖坯；将砖坯进行焙烧得到氮窑用耐蚀砖。具有优异的抗侵蚀性、耐压强度和抗热震性。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，更具体地，涉及一种氮窑用耐蚀砖。
背景技术
软磁铁氧体材料是一种具有良好磁导性能的材料，广泛应用于电子、通信、能源等领域。在软磁铁氧体材料的制备过程中，必不可少的环节就是煅烧工艺，这也使得直接控制煅烧过程参数的焙烧窑炉显得尤为重要。目前软磁铁氧体材料煅烧过程大多使用氮窑进行烧结。随着焙烧窑炉烧制工艺的不断改进和高温技术不断的发展，对焙烧窑炉使用窑砖的性能提出了更高的要求。
现有技术中，中国专利CN101830718B公开了一种刚玉锆石砖的制造方法，砖产品由骨料和基质料组成，其中选用烧结板状刚玉粗、中颗粒、锆英石和电熔莫来石细颗料作为耐火骨料，选用粒度小于400目的电熔莫来石和锆英石的超细颗粒作为基质料，通过湿法注浆的成型工艺得到的一种抗侵蚀性的耐火材料刚玉锆石砖，但采用湿法注浆成型工艺会导致制品的致密性不够，从而使其高温强度低。中国专利CN105967706B公开了一种烧结锆刚玉耐火原料及其制备方法，将氧化铝粉与成球液体按一定比例制成球坯体，经干燥后采用1850~1900℃条件下保温25~45分钟即得烧结锆刚玉耐火原料，但烧成温度高，能源消耗巨大。中国专利CN102757244B公开了一种刚玉莫来石锆质耐火材料，包含板状刚玉、白刚玉、锆英石、硅微粉、广西粘土等，各自按一定重量百分比、粒度和纯度，加入结合剂组合而成，但存在多种原料混和均匀性差，制品的烧结温度高，能耗大的问题。
此外，窑砖在高温烧结时析出的钾、钠、硅等元素易和磁性材料的铁、锰、锌等元素产生反应，既会影响软磁铁氧体材料的产品性能，又会对窑砖产生侵蚀，且铁红产生的酸根离子在炉温为1000℃~1300℃区域对窑砖的腐蚀更加严重，如果窑炉拱顶砖产生严重腐蚀，出现粉化或剥落，不仅对软磁铁氧体材料产生严重污染，也将影响窑炉使用安全和寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种具有优异的抗酸碱侵蚀的能力、良好的高温强度及高温化学惰性，保证氮窑用耐蚀砖良好的抗热震性和高温综合性的氮窑用耐蚀砖。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种氮窑用耐蚀砖，包括以下质量份数的组分：
70份～85份的板状刚玉、5份～15份的红柱石、5～15份的锆英石、1份～16份的稳定剂和1份~5份的粘结剂；
所述板状刚玉包括粒度为10目～35目的第一板状刚玉、35目～230目的第二板状刚玉和230目～325目的第三板状刚玉；所述第一板状刚玉、所述第二板状刚玉和所述第三板状刚玉的质量比为（5.5~6.5）：（0.5~1.5）：（2.5~3.5）；
所述红柱石包括粒度为120目～239目的第一红柱石和粒度为230目～325目的第二红柱石；所述第一红柱石和所述第二红柱石的质量比为（3.5~5）：（5.5~6.5）；
所述稳定剂包括氧化钙、氧化钇和氧化镁中的一种或两种以上；
所述氮窑用耐蚀砖的制备方法包括以下过程：
将所述板状刚玉和所述红柱石进行干混，得到混合干料；
将所述锆英石和所述粘结剂混合后进行第一次喷雾至所述混合干料表面上，得到第一混合粉料；所述第一混合粉料为表面覆有所述锆英石和所述粘结剂的混合干料；
将所述稳定剂和所述粘结剂混合后进行第二次喷雾至所述第一混合粉料表面上，得到第二混合粉料；所述第二混合粉料为表面覆有所述稳定剂和所述粘结剂的第一混合粉料；
将所述第二混合粉料进行压制成型，得到砖坯；
将所述砖坯进行焙烧，得到所述氮窑用耐蚀砖。
实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
本发明实施例通过将微粉配制成有一定黏性的混和液，通过将其雾化所形成的雾滴均匀分散在颗粒料的表面，形成表面覆有微粉料且无团聚的、颗粒级配分布均匀性好的颗粒原料，使得压制得到的砖坯各个部位成分配比搭配一致，保证了煅烧所得的耐蚀砖各部位性能的一致性。
本发明实施例的氮窑用耐蚀砖以板状刚玉为主体，配合以不同粒径的红柱石和锆英石形成ZrO2-Al2O3-A3S2三元复相材料，利用粒径差协同降低孔隙率，保证颗粒级配分布的均匀性，从而增强氮窑用耐蚀砖的热震稳定性和抗侵蚀性。其中，红柱石在高温下分解生成莫来石主晶相和富SiO2液相，富SiO2液相流动填充在莫来石主晶相以及颗粒间的空隙处，可以促进材料的致密化。锆英石在高温下部分分解产生t-ZrO2和玻璃相SiO2，t-ZrO2的生成使得红柱石晶粒间的硅酸盐相由在晶粒间的连续分布逐渐变为团聚于晶粒交接处的孤立分布，显著改善材料的显微结构，从而提高材料的高温强度。液相中的SiO2中的一部分优先与反应活性较高的板状刚玉产生二次莫来石反应，避免了产生过量液相SiO2影响材料的高温性能的同时，二次莫来石化促进了骨料与周围基质的结合，提高材料的耐高温强度；另一部分可实现对刚玉或莫来石的的均匀润湿，促进烧结，使材料的结合程度提高。莫来石主晶相穿插刚玉和t-ZrO2之间，形成良好的针柱状莫来石网络，强化了骨架的作用，有利于提高制品的热震稳定性的同时，莫来石网络可以将侵蚀产物锁定在其内部，有效降低碱性蒸汽的渗透，提高材料的抗侵蚀性。另未完全分解的锆英石和高温气体中的引入的金属氧化物极易反应形成高黏度玻璃相保护膜，阻止Na+、K+、Ca2+的进一步扩散侵蚀，进一步保证材料的耐蚀性。且二次莫来石化体积膨胀约10%，可抵消因高温负荷作用导致的材料收缩，从而使材料的高温蠕变减少，荷重软化温度提高，大大提高了材料的抗热震稳定性。并通过引入少量的稳定剂实现稳定ZrO2晶形的作用，通过引入粘合剂提高材料的致密性，增强了砖坯的粘合性。
本发明实施例的含锆三元系的氮窑用耐蚀砖具有优异的抗酸碱侵蚀的能力、良好的高温强度及高温化学惰性，保证氮窑用耐蚀砖良好的抗热震性和高温综合性，其耐压强度≥120MPa，热震稳定性≥45次，侵蚀面积百分率≤0.5%，渗透面积百分率≤0.05%。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种氮窑用耐蚀砖，包括以下质量份数的组分：70份～85份的板状刚玉、5份～15份的红柱石、5～15份的锆英石、1份～16份的稳定剂和1份~5份的粘结剂。板状刚玉包括粒度为10目～35目的第一板状刚玉、35目～230目的第二板状刚玉和230目～325目的第三板状刚玉；第一板状刚玉、第二板状刚玉和第三板状刚玉的质量比为（5.5~6.5）：（0.5~1.5）：（2.5~3.5）。红柱石包括粒度为120目～239目的第一红柱石和粒度为230目～325目的第二红柱石；第一红柱石和第二红柱石的质量比为（3.5~5）：（5.5~6.5）。
具体的，本发明通过原料组成和原料粒径的搭配，以板状刚玉为主体，配合红柱石和锆英石形成ZrO2-Al2O3-A3S2三元复相材料，协同降低孔隙率，保证颗粒级配分布的均匀性，引入粘合剂使物料之间的结合更加充实紧密，引入稳定剂实现稳定的ZrO2晶形结构的作用，从而增强氮窑用耐蚀砖的热震稳定性和抗侵蚀性。
在一具体实施例中，锆英石的粒度为≤50um；稳定剂的粒度为≤10um。具体的，若体系中颗粒多细粉偏少，达不到紧密堆积，细粉不足以填充颗粒间隙，导致制品结构疏松，显气孔率升高，气孔孔径大，抗侵蚀能力下降；若颗粒偏少细粉偏多，多余的细粉累积会破坏颗粒搭建的骨架，导致制品高温性能降低，因此，本发明实施例通过优化原料的粒径搭配，配合不同粒径的锆英石和稳定剂添加至体系中，解决制品的致密性问题。
在一具体实施例中，板状刚玉的质量份数优选为75份～82份；红柱石的质量份数优选为7份～12份；锆英石的质量份数优选为8份～13份；稳定剂的质量份数优选为5~11份。
进一步的，稳定剂包括氧化钙、氧化钇和氧化镁中的一种或两种以上。
在一具体实施例中，粘结剂包括聚乙烯醇、羧乙基纤维素和黄糊精中的一种或两种以上。
在一具体实施例中，板状刚玉包括以下质量百分数的组分：99%~99.5%的Al2O3和0.01%~0.04%的Fe2O3。
在一具体实施例中，红柱石包括以下质量百分数的组分：58%~60%的Al2O3和0.6%~0.8%的Fe2O3。
在一具体实施例中，锆英石包括质量百分数为64.5%~66.1%的ZrO2。
在一具体实施例中，板状刚玉的体积密度为3.55g/cm3~3.65g/cm3；红柱石的的体积密度为3.10g/cm3~3.15g/cm3；锆英石的的体积密度为3.50g/cm3~3.66g/cm3。
进一步的，本发明公开了的氮窑用耐蚀砖的制备方法，包括以下过程：
1）将板状刚玉和红柱石进行干混，得到混合干料。
在一具体实施例中，将板状刚玉和红柱石进行干混1h~2h。
在一具体实施例中，干混采用三维混料机。
2）将锆英石和粘结剂混合后进行第一次喷雾至混合干料表面上，得到第一混合粉料；第一混合粉料为表面覆有锆英石和粘结剂的混合干料。
在一具体实施例中，步骤2）具体包括：将锆英石与1%～1.5%的粘结剂进行混合20min~30min，得到浓度为40%～50%的混和液，将混和液通过中低压隔膜泵输送至雾化喷嘴，将混合液以雾滴的形式喷洒至混合干料表面上，得到第一混合粉料。
在一具体实施例中，第一次喷雾形成的雾滴的粒径为50μm~100μm。
3）将稳定剂和粘结剂混合后进行第二次喷雾至第一混合粉料表面上，得到第二混合粉料；第二混合粉料为表面覆有稳定剂和粘结剂的第一混合粉料。
在一具体实施例中，步骤3）具体包括：将稳定剂与1%～1.5%的粘结剂进行混合10min~30min，得到浓度为30%～40%的混和液，将混和液通过中低压隔膜泵输送至雾化喷嘴，将混合液以雾滴的形式喷洒至第一混合粉料上，得到第二混合粉料。
在一具体实施例中，第二次喷雾形成的雾滴的粒径为10μm~100μm。
在一具体实施例中，步骤3）还包括对第二混合粉料进行混合2h~4h，以控制第二混合粉料的含水率为2%~7%，优选的，第二混合粉料的含水率为2%~4%。
4）将第二混合粉料进行压制成型，得到砖坯。
在一具体实施例中，步骤4）具体包括：将第二混合粉料布入装有金属模具框腔内，通过成型压机在200MPa~250MPa的压力下缓慢施压，多次复压保压，排除坯体空气，获得成型致密无夹层的砖坯。
在一具体实施例中，步骤4）还包括在压制成型前对第二混合粉料在密闭空间困料36h~48h，提高第二混合粉料含水率的均匀性和可塑性。
5）将砖坯进行焙烧，得到氮窑用耐蚀砖。
在一具体实施例中，焙烧的温度为1420℃~1470℃；焙烧的时间为4h~6h。
在一具体实施例中，焙烧具体包括以下过程：
第一阶段：由室温升温至150°C，在150°C的条件下保温0.5h～1h，升温的速率为40℃/h～60℃/h。
第二阶段：由150°C升温至300°C，在300°C条件下保温0.5h～1h，升温的速率为15℃/h～20℃/h。
第三阶段：由300°C升温至600°C，在600°C条件下保温0.5h～1h，升温的速率为20℃/h～25℃/h。
第四阶段：由600°C升温至1320°C，升温的速率为40℃/h～50℃/h。
第五阶段：由1320°C升温至1420°C，在1420°C条件下保温4h～6h，升温的速率为20℃/h～25℃/h。
在一具体实施例中，在此阶段下，红柱石开始分解生成莫来石主晶相和富SiO2液相，富SiO2液相流动填充在莫来石主晶相以及颗粒间的空隙处，可以促进材料的致密化。锆英石开始部分分解产生t-ZrO2和玻璃相SiO2。t-ZrO2的生成使得红柱石晶粒间的硅酸盐相由在晶粒间的连续分布逐渐变为团聚于晶粒交接处的孤立分布，显著改善材料的显微结构，从而提高材料的高温强度。
第六阶段：由1420°C升温至1470°C，在1470°C条件下保温4h～6h，升温的速率为50℃/h～60℃/h。
在此阶段下，各原料相互烧结成体，其中，液相中的SiO2中的一部分优先与反应活性较高的板状刚玉产生二次莫来石反应，避免了产生过量液相SiO2影响材料的高温性能的同时，二次莫来石化促进了骨料与周围基质的结合，提高材料的耐高温强度，且二次莫来石化体积膨胀约10%，可抵消因高温负荷作用导致的材料收缩，从而使材料的高温蠕变减少，荷重软化温度提高，大大提高了材料的抗热震稳定性；另一部分可实现对刚玉或莫来石的的均匀润湿，促进烧结，使材料的结合程度提高。莫来石主晶相穿插刚玉和t-ZrO2之间，形成良好的针柱状莫来石网络，强化了骨架的作用，有利于提高制品的热震稳定性的同时，莫来石网络可以将侵蚀产物锁定在其内部，有效降低碱性蒸汽的渗透，提高材料的抗碱侵蚀性。另未完全分解的锆英石和高温气体中的引入的金属氧化物极易反应形成高黏度玻璃相保护膜，阻止Na+、K+、Ca2+的进一步扩散侵蚀，进一步保证材料的耐蚀性。
第七阶段：由1470°C降温至1000°C，降温的速率为120℃/h～150℃/h。
第八阶段：由1000°C降温至室温，降温的速率为60℃/h～80℃/h。
在此阶段下，ZrO2从高温冷却至室温过程中，将会由四方晶相转变为单斜晶相，因此添加稳定剂，稳定剂可以与氧化锆形成固溶体结构，这种固溶体结构可以有效地抑制ZrO2的相变，可使高温稳定的四方晶相也能在室温下稳定存在，保证ZrO2的晶形稳定。
具体的，原料的混炼工艺决定颗粒级配分布的均匀性，对制品性能产生重大影响，本发明通过将微粉配制成有一定黏性的混和液，通过将其雾化所形成的雾滴均匀分散在颗粒料的表面，形成表面覆有微粉料且无团聚的、颗粒级配分布均匀性好的颗粒原料，保证后续压制得到的砖坯各个部位成分配比搭配一致，保证了煅烧所得的耐蚀砖各部位性能的一致性。通过精准控制烧成曲线，控制原料的烧结反应程度，实现制品晶相结构分布比例的最优化，使得形成莫来石化的含锆三元系复合耐蚀砖，具有良好的高温强度及高温化学惰性，能经受氮窑高温化学腐蚀气氛的侵蚀，保证氮窑用耐蚀砖良好的抗热震性和高温综合性，具有较长的使用寿命。
在一具体实施例中，砖坯的体积密度为2.7g/cm3~2.85g/cm3。
在一具体实施例中，将焙烧之前，还包括：对砖坯在40℃~150℃的条件下进行干燥40h~60h，得到含水率为0.8%~1%的干坯。优选的，将砖坯放入保温保湿的烘房中在40℃～60℃的条件下干燥24h~36h后、在60℃～100℃的条件下干燥8h~12h后、在100℃～150℃的条件下干燥8h~12h，以防出现开裂或表面网纹纹理，得到含水率小于1%的干坯。
以下为具体实施例
实施例1
本实施例的氮窑用耐蚀砖，包括以下质量份数的组分：75份的板状刚玉、12份的红柱石、13份的锆英石、5份的氧化钙、5份的氧化钇和4份的聚乙烯醇。
板状刚玉包括粒度为10目～35目的第一板状刚玉、35目～230目的第二板状刚玉和230目～325目的第三板状刚玉；第一板状刚玉、第二板状刚玉和第三板状刚玉的质量比为6：1：3。红柱石包括粒度为120目～239目的第一红柱石和粒度为230目～325目的第二红柱石；第一红柱石和第二红柱石的质量比为4：6。锆英石的粒度为≤50um。氧化钙的粒度为≤10um。氧化钇的粒度为≤10um。
板状刚玉包括以下质量百分数的组分：99.5%的Al2O3和0.01%的Fe2O3。红柱石包括以下质量百分数的组分：58%的Al2O3、0.6%的Fe2O3。锆英石包括质量百分数为66%的ZrO2。
板状刚玉的体积密度为3.65g/cm3；红柱石的的体积密度为3.15g/cm3；锆英石的的体积密度为3.66g/cm3。
本实施例的氮窑用耐蚀砖的制备方法，包括以下过程：
1）将板状刚玉和红柱石采用三维混料机进行干混2h。
2）将锆英石与1.5%的聚乙烯醇进行混合25min，得到浓度为45%的混和液，将混和液通过中低压隔膜泵输送至雾化喷嘴，将混合液以粒径为100μm的雾滴的形式喷洒至混合干料表面上，得到第一混合粉料。
3）将氧化钙、氧化钇与1.5%的聚乙烯醇进行混合25min，得到浓度为35%的混和液，将混和液通过中低压隔膜泵输送至雾化喷嘴，将混合液以粒径为100μm的雾滴的形式喷洒至第一混合粉料上，得到第二混合粉料。
4）对第二混合粉料进行搅拌2h，以控制第二混合粉料的含水率为3.5%。
5）将步骤4）的第二混合粉料在密闭空间困料36h后，称重5000g，布入装有金属模具框腔内，通过成型压机在200MPa~250MPa的压力下缓慢施压，多次复压保压，排除坯体空气，获得成型致密无夹层的体积密度为2.85g/cm3的砖坯。
6）将砖坯放入保温保湿的烘房中在40~60℃的条件下干燥36h后、在60~100℃的条件下干燥12h后、在100~150℃的条件下干燥12h，以防出现开裂或表面网纹纹理，得到含水率为小于1%的干坯。
7）将砖坯进行焙烧，得到氮窑用耐蚀砖。
焙烧参数具体为：
第一阶段：由室温升温至150°C，在150°C的条件下保温1h，升温的速率为60℃/h。
第二阶段：由150°C升温至300°C，在300°C条件下保温1h，升温的速率为20℃/h。
第三阶段：由300°C升温至600°C，在600°C条件下保温1h，升温的速率为25℃/h。
第四阶段：由600°C升温至1320°C，升温的速率为40℃/h。
第五阶段：由1320°C升温至1420°C，在1420°C条件下保温4h，升温的速率为25℃/h。
第六阶段：由1420°C升温至1470°C，在1470°C条件下保温6h，升温的速率为50℃/h。
第七阶段：由1470°C降温至1000°C，降温的速率为120℃/h。
第八阶段：由1000°C降温至室温，降温的速率为80℃/h。
实施例2
本实施例的氮窑用耐蚀砖与实施例1相比，区别仅在于：氮窑用耐蚀砖的原料配比不同，具体如下：
本实施例的氮窑用耐蚀砖包括以下质量份数的组分：80份的板状刚玉、8份的红柱石、12份的锆英石、3份的氧化钙、4份的氧化钇和4份的聚乙烯醇。
实施例3
本实施例的氮窑用耐蚀砖与实施例1相比，区别仅在于：氮窑用耐蚀砖的原料配比不同，具体如下：
本实施例的氮窑用耐蚀砖包括以下质量份数的组分：82份的板状刚玉、10份的红柱石、8份的锆英石、4份的氧化钙、6份的氧化钇和4份的聚乙烯醇。
实施例4
本实施例的氮窑用耐蚀砖与实施例1相比，区别仅在于：氮窑用耐蚀砖的原料配比不同，具体如下：
本实施例的氮窑用耐蚀砖，包括以下质量份数的组分：75份的板状刚玉、12份的红柱石、13份的锆英石、10份的氧化钙和4份的聚乙烯醇。
实施例5
本实施例的氮窑用耐蚀砖与实施例1相比，区别仅在于：氮窑用耐蚀砖的原料不同，具体如下：
本实施例的氮窑用耐蚀砖，包括以下质量份数的组分：75份的板状刚玉、12份的红柱石、13份的锆英石、10份的氧化钇和4份的聚乙烯醇。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于：原料混合方式不同，具体如下：
将板状刚玉、红柱石、锆英石、氧化钙、氧化钇和聚乙烯醇进行混合搅拌，得到粉料。
对比例2
本对比例与实施例2的区别仅在于：原料混合方式不同，具体如下：
将板状刚玉、红柱石、锆英石、氧化钙、氧化钇和聚乙烯醇进行混合搅拌，得到粉料。
对比例3
本对比例与实施例3的区别仅在于：原料混合方式不同，具体如下：
将板状刚玉、红柱石、锆英石、氧化钙、氧化钇和聚乙烯醇进行混合搅拌，得到粉料。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅在于：烧成温度不同，本对比例焙烧参数具体为：
本对比例的第一阶段和第四阶段的焙烧参数与实施例1相同；
第五阶段：由1320°C升温至1380°C，在1380°C条件下保温4h，升温的速率为40℃/h。
第六阶段：由1380°C降温至1000°C，降温的速率为100℃/h。
第七阶段：由1000°C降温至室温，降温的速率为80℃/h。
对比例5
本对比例与实施例1的区别仅在于：烧成温度不同，本对比例焙烧参数具体为：
本对比例的第一阶段和第六阶段的焙烧参数与实施例1相同；
第七阶段：由1470°C升温至1550℃，在1550°C条件下保温4h，升温的速率为60℃/h。
第八阶段：由1550°C降温至1000°C，降温的速率为120℃/h。
第九阶段：由1000°C降温至室温，降温的速率为100℃/h。
对比例6
本对比例与实施例2的区别仅在于：烧成温度不同，本对比例焙烧参数具体为：
本对比例的第一阶段和第四阶段的焙烧参数与实施例1相同；
第五阶段：由1320°C升温至1380°C，在1380°C条件下保温5h，升温的速率为50℃/h。
第六阶段：由1380°C降温至1000°C，降温的速率为100℃/h。
第七阶段：由1000°C降温至室温，降温的速率为80℃/h。。
对比例7
本对比例与实施例2的区别仅在于：烧成温度不同，本对比例焙烧参数具体为：
本对比例的第一阶段和第六阶段的焙烧参数与实施例1相同；
第七阶段：由1470°C升温至1550℃，在1550°C条件下保温6h，升温的速率为40℃/h。
第八阶段：由1550°C降温至1000°C，降温的速率为100℃/h。
第九阶段：由1000°C降温至室温，降温的速率为80℃/h。
对比例8
本对比例与实施例3的区别仅在于：烧成温度不同，本对比例焙烧参数具体为：
本对比例的第一阶段和第四阶段的焙烧参数与实施例1相同；
第五阶段：由1320°C升温至1380°C，在1380°C条件下保温6h，升温的速率为50℃/h。
第六阶段：由1380°C降温至1000°C，降温的速率为100℃/h。
第七阶段：由1000°C降温至室温，降温的速率为80℃/h。。
对比例9
本对比例与实施例3的区别仅在于：烧成温度不同，本对比例焙烧参数具体为：
本对比例的第一阶段和第六阶段的焙烧参数与实施例1相同；
第七阶段：由1470°C升温至1550℃，在1550°C条件下保温5h，升温的速率为50℃/h。
第八阶段：由1550°C降温至1000°C，降温的速率为120℃/h。
第九阶段：由1000°C降温至室温，降温的速率为100℃/h。
对比例10
本对比例与实施例4的区别仅在于：不含有氧化钇。
对比例11
本对比例与实施例5的区别仅在于：不含有氧化钙。
对比例12
本对比例与实施例1的区别仅在于：板状刚玉包括粒度为10目～35目的第一板状刚玉、35目～230目的第二板状刚玉和230目～325目的第三板状刚玉；第一板状刚玉、第二板状刚玉和第三板状刚玉的质量比为5：1：4。
对比例13
本对比例与实施例1的区别仅在于：红柱石包括粒度为120目～239目的第一红柱石和粒度为230目～325目的第二红柱石；第一红柱石和第二红柱石的质量比为6：4。
测试例
1、对实施例1-5以及对比例1-13的理化性能进行测试，测试结果如表1所示，表1为实施例1-5以及对比例1-13的理化性能测试数据，其中，测试方法具体如下：
按照GB/T5072-2008耐火材料常温耐压强度试验方法测试了实施例1-5和对比例1-13的耐压强度。
按照YB/T376.1-1995耐火制品抗热震性试验方法(水急冷法)测试了实施例1-5和对比例1-13的热震稳定性。
按照GB/T8931-2007耐火材料抗渣性试验方法测试了实施例1-5和对比例1-13的抗渣性测试，腐蚀性材料为锰锌铁氧体粉体材料，温度为1200℃，恒温48h。
表1 实施例1-5以及对比例1-13的理化性能测试数据
根据表1的测试结果可知，实施例1-5的耐蚀砖具有良好的耐压强度、热震稳定性和抗侵蚀性，耐压强度均大于120MPa，热震次数均不少于45次，侵蚀面积百分率均小于0.5%，渗透面积百分率均小于0.05%，均优于对比例1-13的耐压强度、热震稳定性和抗侵蚀性，且对比例1-13的样品的耐压强度和热震稳定性均不符合设计要求。
1、对于雾化混炼工艺对产品性能的影响分析：
由于原料的混炼工艺决定颗粒级配分布的均匀性，对制品性能产生重大影响，实施例1-3通过将微粉配制成有一定黏性的混和液，通过将其雾化所形成的雾滴均匀分散在颗粒料的表面，形成表面覆有微粉料且无团聚的、颗粒级配分布均匀性好的颗粒原料，保证后续压制得到的砖坯各个部位成分配比搭配一致，保证了煅烧所得的耐蚀砖各部位性能的一致性，因此，经过雾化混合的实施例1-3的耐压强度、热震稳定性和抗侵蚀性均优于未进行雾化混合的对比例1-3。经大量实验验证，采用本发明的雾化混合工艺形成的样品表面网纹比例相较于现有技术中未进行雾化混合形成的样品表面网纹比例下降了15%~20%。
2、对于烧成温度对产品性能的影响分析：
当原料的颗粒级配比相同时，经在1380℃烧成的样品，即对比例4、对比例6和对比例8的样品，由于样品中的红柱石在1380℃还未完全转化成莫来石，因此样品中无法形成良好的针柱状莫来石网络，因此对比例4、对比例6和对比例8的耐压强度、热震稳定性和抗侵蚀性较差。
当原料的颗粒级配比相同时，经在1550℃烧成的样品，即对比例5、对比例7和对比例9的样品的矿物会较完全分解而产生大量的液相，形成斜锆石-刚玉-玻璃相的结合，破坏了莫来石网络结构，造成对比例5、对比例7和对比例9的样品的耐压强度、热震稳定性和抗侵蚀性的明显降低。
3、对于颗粒粒度对产品性能的影响分析：
当烧成温度相同时，根据实施例1和对比例13的红柱石颗粒级配比变化，即对比例13中的红柱石细颗粒含量减少，即粗颗粒含量增多，由于细粉过少，不足以填充颗粒间隙，导致制品结构疏松，抗侵蚀能力下降；同时，晶粒过大易导致晶粒分布不均匀，表面易产生缺陷，导致应力集中，当温度发生变化时，产品由于自身收缩形成张应力出现裂纹而降低样品的强度，因此对比例13的抗热震性、耐压强度和抗侵蚀性相对于实施例1较差。
当烧成温度相同时，根据实施例1和对比例12的板状刚玉颗粒级配比变化，即对比例12中的板状刚玉粒度粗颗粒含量减少，即细颗粒含量增多，在1420℃~1470℃的烧成温度下，红柱石莫来石化产生了较多的高温液相，而大颗粒的板状刚玉的含量不足以将高温液相全部反应，因此导致样品中存在大量的液相，破坏了莫来石网络结构，且多余的细粉累积会破坏颗粒搭建的骨架，导致样品的抗热震性、耐压强度和抗侵蚀性的降低。
4、对于稳定剂对产品性能的影响分析：
由于随着焙烧温度的升高，氧化锆会由单斜晶相转变为四方晶相，且这种转化为可逆的，在晶相转变的过程中，伴随着体积变化，即升温时收缩，降温时膨胀，体积变化会影响样品的性能，因此添加稳定剂的实施例4-5的耐压强度、热震稳定性和抗侵蚀性均优于未添加稳定剂的对比例10-11。
综上所述，本发明通过原料组成和原料粒径的搭配，以板状刚玉为主体，配合红柱石和锆英石形成ZrO2-Al2O3-A3S2三元复相材料，添加稳定剂为使氧化锆的晶形稳定，并采用雾化混炼工艺保证颗粒级配分布的均匀性，精准控制烧成曲线，控制原料的烧结反应程度，实现制品晶相结构分布比例的最优化，使得形成莫来石化的含锆三元系复合耐蚀砖，能经受氮窑高温化学腐蚀气氛的侵蚀，保证氮窑用耐蚀砖良好的抗热震性和耐压强度，具有较长的使用寿命。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种氮窑用耐蚀砖，其特征在于，包括以下质量份数的组分：
70份～85份的板状刚玉、5份～15份的红柱石、5～15份的锆英石、1份～16份的稳定剂和1份～5份的粘结剂；
所述板状刚玉包括粒度为10目～35目的第一板状刚玉、35目～230目的第二板状刚玉和230目～325目的第三板状刚玉；所述第一板状刚玉、所述第二板状刚玉和所述第三板状刚玉的质量比为(5.5～6.5)：(0.5～1.5)：(2.5～3.5)；
所述红柱石包括粒度为120目～239目的第一红柱石和粒度为230目～325目的第二红柱石；所述第一红柱石和所述第二红柱石的质量比为(3.5～5)：(5.5～6.5)；
所述稳定剂包括氧化钙、氧化钇和氧化镁中的一种或两种以上；
所述氮窑用耐蚀砖的制备方法包括以下过程：
将所述板状刚玉和所述红柱石进行干混，得到混合干料；
将所述锆英石和所述粘结剂混合后进行第一次喷雾至所述混合干料表面上，得到第一混合粉料；所述第一混合粉料为表面覆有所述锆英石和所述粘结剂的混合干料；
将所述稳定剂和所述粘结剂混合后进行第二次喷雾至所述第一混合粉料表面上，得到第二混合粉料；所述第二混合粉料为表面覆有所述稳定剂和所述粘结剂的第一混合粉料；
将所述第二混合粉料进行压制成型，得到砖坯；
将所述砖坯进行焙烧，得到所述氮窑用耐蚀砖；
所述锆英石的粒度为≤50um；
所述稳定剂的粒度为≤10um；
所述第一次喷雾形成的雾滴的粒径为50μm～100μm；
所述第二次喷雾形成的雾滴的粒径为10μm～100μm；
所述焙烧的温度为1420℃～1470℃；所述焙烧的时间为4h～6h。
2.根据权利要求1所述的氮窑用耐蚀砖，其特征在于，所述板状刚玉包括以下质量百分数的组分：99％～99.5％的Al2O3和0.01％～0.04％的Fe2O3。
3.根据权利要求1所述的氮窑用耐蚀砖，其特征在于，所述红柱石包括以下质量百分数的组分：
58％～60％的Al2O3和0.6％～0.8％的Fe2O3。
4.根据权利要求1所述的氮窑用耐蚀砖，其特征在于，所述锆英石包括质量百分数为64.5％～66.1％的ZrO2。
5.根据权利要求1所述的氮窑用耐蚀砖，其特征在于，所述板状刚玉的体积密度为3.55g/cm3～3.65g/cm3；
所述红柱石的的体积密度为3.10g/cm3～3.15g/cm3；
所述锆英石的的体积密度为3.50g/cm3～3.66g/cm3。
6.根据权利要求1所述的氮窑用耐蚀砖，其特征在于
所述第二混合粉料的含水率为2％～7％；
所述砖坯的体积密度为2.7g/cm3～2.85g/cm3。
7.根据权利要求1所述的氮窑用耐蚀砖，其特征在于，将所述焙烧之前，还包括：对所述砖坯在40℃～150℃的条件下进行干燥40h～60h，得到含水率为0.8％～1％的干坯。
8.根据权利要求1所述的氮窑用耐蚀砖，其特征在于，所述粘结剂包括聚乙烯醇、羧乙基纤维素和黄糊精中的一种或两种以上。
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