CN87103166A - 耐火材料组成及用此组成制成的耐火砖 - Google Patents

Abstract

本发明涉及以镁尖晶石为基础的耐火材料，特别是用来砌筑水泥工业的回转窑炉衬的耐火砖，其中含(按重量计算)10％到50％尖晶石烧结体(MgO·Al₂O₃)，50％到90％烧结氧化镁，并按尖晶石及氧化镁总量为100％计算，添加0.5％到4％的促使附着物形成的金属氧化物。这种金属氧化物为氧化锆，其粒度范围应在0.1毫米以下。

Description

本发明涉及一种耐火材料组成，特别是用它制造砌筑水泥工业中的回转窑炉衬的耐火砖。材料的组成以镁尖晶石为基础，含有（按重量计算）10%到50镁尖晶石烧结体（Mgo·Al₂O₃），50%到90%烧结氧化镁。按两者的总量为100%加入一种能促进表面上形成沉积物的金属氧化物。还涉及用此组成制造的耐火砖。

由于以镁尖晶石为基础的耐火砖具有优越的性能，在水泥工业中，逐渐推广使用这种耐火砖砌筑回转窑的炉衬，特别是烧结带的炉衬日益增多。但是在使用中也发现这种镁尘晶石耐火砖特别是在不良的操作条件下很少从烧结熔体上形成附着物（在砖上形成一层沉积物）。但是形成一定的沉积层是必要的。它不仅可以保护耐火砖抵抗水泥熟料熔融物的热化学侵蚀，还可以增强炉体对外的隔热效果。

为此，美国专利US-PS4389492曾提出过一种类似的耐火材料组成和用它制造的耐火砖。专利中指出，烧结氧化镁为抗侵蚀成份，尖晶石作为弹性增强剂，而以添加氧化铁来改善镁尖晶石组成的附着物形成。但是这种氧化铁添加剂虽然能促使附着物的形成，可是只在比较低的操作温度范围，即约在1450℃以下。由于这一原因，只在升温时，或水泥回转窑的正常操作温下产生增强附着物形成的效果。而在不可避免的过热情况下，已形成的附着物又会消失。特别是耐火砖与附着物之间的边界层被熔化后，不可能再重新形成。因为在这样高的温度下，添加的氧化铁已不产生促进附着物形成的作用。此外，这种添加氧化铁的方法，还会对纯的镁尖晶石的其他性质产生不良的影响而使它成为接近于通常的含氧化铁的氧化镁制品，例如二种商品名为RADEX ZA 75的镁砖，它的氧化镁含量为（按重量计算）76.9%，cao含量为1.3%，Fe₂O₃含量为3.5%，Al₂O₃含量为14.9%，Sio₂含量为3.2%（1983年10月6-7日亚琛第26届国际耐火材料会议论文集，第69-70页）。

本发明的任务以改善本文开始所提出的耐火材料组成及用此组成制造耐火砖的性质为出发点，即在高温下仍能产生附着物形成的促进作用，特别是在水泥工业用回转窑的烧结带在过热情况下仍能具备这种作用。

本发明解决这一问题方法的特点是在本文开始提出的耐火材料组成中加入氧化锆，而这种金属氧化物的粒度范围在0.1毫米以下。在可能条件下应将氧化锆的粒度安排在小于0.06毫米范围。

本发明还提出，在可能条件下，氧化锆的含量应在1%到2%（重量）范围。

本发明涉及的耐火砖就是用本发明提出的耐火材料组成制造的。

本发明是引人注目的。它成功地克服了目前用氧化铁添加剂以促使附着物形成所带来的不足之处。其方法是添加氧化锆而不是添加氧化铁来促使附着物的形成。这样即使在高于窑炉正常操作的温度条件下仍能获得良好的附着层。从而形成了能适应非常条件下操作的优越性能。经验证明，这种方法不仅促进了附着物的形成，而且还显著减小了水泥熟料熔融物渗入耐火砖中的深度，明显地延长了耐火砖的使用寿命。特别是在水泥回转窑中耐火砖要承受多次冷却及重新加热的作用，上面已形成的附着层通常易脱落及碎裂。

德国专利DE-OS2646430中虽已提出过在镁砖中添加氧化锆的问题。但其添加目的是为了消除镁砖中过量的氧化钙的危害作用，而没有指出氧化锆会以任何方式影响附着物形成的作用。德国专利DE-OS2507556，也涉及耐火砖中加氧化锆来解决前述问题。此外，从德国专利DE-OS2249814知道，镁砖中加入氧化锆作为增强弹性剂。然而这里的氧化锆是为了增强弹性，与本发明中镁尖晶石所含的尖晶石的作用一样。在这些资料中都看不出氧化锆可用作镁尖晶石耐火砖的附着物形成促进剂的内容。而且可以看出，这些专利中使用的氧化锆都在较大的粒度范围，远超过本发明要求的颗粒细度。本发明要求使用的氧化锆颗粒直径小于0.06毫米。

本发明的另一些特征及优点在以下实例及附图中加以阐明。附图中的一条曲线指示出附着物的形成与按照本发明制成的耐火砖中氧化锆含量之间的关系。

例1.

按重量将78%烧结氧化镁，20%尖晶石烧结体及2%氧化锆混合成1000千克的物料。ZrO₂的粒度小于0.06毫米。总的配料的粒度则按4-2毫米，2-1毫米，1-0.1毫米以及小于0.1毫米的粒度分级，以通常采用的配合比例配制。物料在机械搅拌的混合机中混合并加入1.5%水及2%亚硫酸纸浆废液（纸浆废液的浓度为50%，均按重量%计算）。混合后的物料在液压机中以140N/mm²的压力压制成砖坯。砖坯用通常采用的方法干燥后进入隧道窑中，在1700℃的烧成温度下保温8小时。将用这种方法制成的耐火砖砌筑在水泥回转窑中的烧结带指定的试验区。作为对比，试验区中在试验砖的一侧砌筑一些不含氧化锆的耐火砖，而在另一侧砌筑一些不含氧化锆而含氧化铁的耐火砖。这些耐火砖的其他组成及制造方法都和试验耐火砖相同。

水泥回转窑操作三个月后，停炉检查。发现按本发明制成的耐火砖上形成均匀的附着层。而不含锆的耐火砖上则不形成附着层。不含氧化锆而含氧化铁的耐火砖上虽形成一些附着层，但大部分已经脱落。

例2

按照例1描述的制造方法，组成中氧化锆的含量为0.5%到5%，以相同的差距制成10种试验砖。附着物的形成情况用烧结密着试验进行测定。

试验砖为边长为7厘米的立方块。每次试验将两个立方块叠起来，中间夹一层水泥生料制成的薄片。放在纳伯尔电热炉中加热到1450℃，保温5小时。放冷后用拉力试验机测定两立方块之间的水泥烧结层与砖的密着强度。从试验结果得出附图中的曲线。它指示出密着强度，也就是附着物的形成与添加的氧化锆量之间的关系。

从附图中的曲线可以看出。最佳的附着物形成是在氧化锆含量为1%到2%（重量）之间。不过在试验中所安排的0.5%到4.5%（重量）氧化锆含量范围全部附着物的形成情况都是好的。

例3

按照前面例1中提出的镁尖晶石组成和耐火砖的制造方法制成与例2相同的边长为7厘米的立方块。一种砖中的ZrO₂加入量为2%，而另一种作为对比的耐火砖中则不含氧化锆。试验的安排与例1相同。在耐火砖受水泥熟料熔融物作用后测定熔融物在砖中的渗入深度。结果指出：与不含氧化锆的耐火砖对比，在高温中作用12小时后，含氧化锆的耐火砖的熔融物渗入深度约减小50%。

以上说明和附图以及专利申请中所提出的本发明的各种特征可以分别或进行各种组合加以运用。本发明可以不同的形式诸实施，而这些特征是本发明的核心。

Claims (4)

1、以镁尖晶石为基础的耐火材料，特别是用来砌筑水泥工业的回转窑的炉衬的耐火砖，其中含尖晶石烧结体(MgO·Al₂O₃)10%到50%(重量)及烧结氧化镁50%到90%(重量)，按两者总量100%计算加入一种促进附着物形成的金属氧化物，这种金属氧化物为氧化锆，其粒度范围为小于0.1毫米。

2、权利要求1所说的耐火材料组成中氧化锆的粒度范围在0.06毫米以下。

3、权利要求1所说的耐火材料组成中氧化锆的含量在1%到2%（重量）范围。

4、权利要求1、2或3中任一项的耐火材料组成制造的耐火砖，特别适用于砌筑水泥工业的回转窑的炉衬。

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