專利名稱：鎂尖晶石質(zhì)耐火物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于水泥回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)襯等的鎂尖晶石質(zhì)耐火物。
背景技術(shù)：
在堿性耐火物中，鎂鉻質(zhì)耐火物作為水泥回轉(zhuǎn)窯用的內(nèi)襯耐火物耐用良好，一直以來被廣泛使用。但是，存在以下問題:在使用后的耐火物中生成少量但可溶出至水中的6價(jià)的鉻，從防止公害的觀點(diǎn)考慮，需要在廢棄時(shí)特別注意，處理較麻煩，而且花費(fèi)開銷。作為應(yīng)對(duì)上述問題的對(duì)策，在日本特公昭60-34513、美國專利4849383中公開有一種不含有鉻的耐火物，前者公開一種在鎂尖晶石質(zhì)耐火物中含有適當(dāng)量氧化鐵的耐火物，后者公開一種配合了鋯酸鈣(CaZrO3)質(zhì)的熟料的氧化鎂質(zhì)耐火物。但是，前者的耐火物含有鐵成分，由此，在耐熱性上稍有缺點(diǎn)，在回轉(zhuǎn)窯的燒成帶中的溫度高的燃燒區(qū)作為內(nèi)襯使用時(shí)無法得到充分的耐用，后者大量包含ZrO2成分、相應(yīng)地耐火物的比重就大，此外具有耐熱沖擊性不充分等的缺點(diǎn)。在這些水 泥回轉(zhuǎn)窯用的耐火物中，為了保護(hù)耐火物避免高溫的火焰引起的過熱而確保耐久性，重要的是在內(nèi)襯的耐火物的表面形成由半熔融狀態(tài)的水泥熟料成分形成的涂層，涂層的形成難易度被認(rèn)為是耐火物的耐用上必需的特性。

發(fā)明內(nèi)容
_6] 發(fā)明要解決的問題本發(fā)明提供一種作為水泥回轉(zhuǎn)窯用途而優(yōu)選的耐火物，所述耐火物解決了現(xiàn)有技術(shù)的耐火物具有的上述缺點(diǎn)。用于解決問題的方案本發(fā)明是為了解決上述課題而進(jìn)行的，本發(fā)明的鎂尖晶石質(zhì)耐火物的特征在于，作為骨料包含5 30質(zhì)量％的鎂鋁尖晶石熟料(MgAl2O4)和10 50質(zhì)量％的電熔氧化鎂熟料，在結(jié)合部包含0.5 10質(zhì)量％的部分穩(wěn)定化的氧化鋯，且剩余部主要由燒結(jié)氧化鎂熟料構(gòu)成。電熔氧化鎂熟料的耐熱性優(yōu)異自不用說，結(jié)晶顆粒大且致密，因此，為了構(gòu)成尤其耐腐蝕性優(yōu)異的耐火物并使這些特性有效，需要含有10質(zhì)量％以上電熔氧化鎂，相反，過多含有時(shí)，存在耐熱沖擊性降低的問題，因此，設(shè)為50質(zhì)量％以下。通過在該熟料的組合中含有0.5 10質(zhì)量％的部分穩(wěn)定化的氧化鋯，可使對(duì)半熔融的水泥成分的潤濕性、即涂層附著性良好，促進(jìn)構(gòu)成耐火物中的結(jié)合部的氧化鎂微粒的結(jié)晶顆粒成長，提高耐火物的耐腐蝕性，且使結(jié)合部的結(jié)合強(qiáng)度提高，賦予耐火物的熱穩(wěn)定性。為了賦予這些效果，需要至少含有0.5質(zhì)量％的部分穩(wěn)定化氧化鋯，含有超過10質(zhì)量％時(shí)，有耐火物的比重相應(yīng)變大、且相對(duì)于熔融狀態(tài)的水泥成分的耐腐蝕性變小的傾向。該部分穩(wěn)定化氧化鋯的含量進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)為I 3質(zhì)量％，從而可以得到通氣性小且涂層附著性良好的耐火物。在本發(fā)明的鎂尖晶石質(zhì)耐火物的優(yōu)選方式中，電熔氧化鎂熟料分別包含I 3質(zhì)量％的CaO及SiO2，在該情況下，耐火物相對(duì)于半熔融狀態(tài)的水泥成分的潤濕性進(jìn)一步提高，另外，也可以使用省略了純化的廉價(jià)的氧化鎂、或更廉價(jià)的天然的菱鎂礦作為電熔氧化鎂熟料的原料，故優(yōu)選。在該情況下，CaO及SiO2均有對(duì)耐火物賦予相對(duì)于半熔融狀態(tài)的水泥成分的潤濕性的效果，而兩者通常以共存狀態(tài)含有，僅除去一方是不現(xiàn)實(shí)的。但是，過多含有CaO及SiO2時(shí)，使耐火物的耐火度降低，因此，優(yōu)選為3質(zhì)量％以下。作為燒結(jié)氧化鎂熟 料，例如有將天然菱鎂礦燒成而得到的純度97質(zhì)量％以上的燒結(jié)氧化鎂熟料、或由海水純化而成的純度99.5質(zhì)量％以下的燒結(jié)氧化鎂熟料。另外，電熔氧化鎂熟料包含Ca0、Si02等作為助熔劑，可以使用將天然菱鎂礦電熔而得到的純度94 98質(zhì)量％的電熔氧化鎂熟料。在本發(fā)明的鎂尖晶石質(zhì)耐火物中，鎂鋁尖晶石熟料的含量小于5質(zhì)量％時(shí)，揚(yáng)氏模量變大且耐熱沖擊性降低，另外，大于30質(zhì)量％時(shí)，有容易與半熔融狀態(tài)水泥熟料中的CaO反應(yīng)而使耐腐蝕性降低的傾向。本發(fā)明的鎂尖晶石質(zhì)耐火物特別優(yōu)選作為水泥回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)襯用耐火物。作為本發(fā)明的鎂尖晶石質(zhì)耐火物中所含的部分穩(wěn)定化氧化鋯，可以舉出用MgO或Y2O3部分穩(wěn)定化的氧化鋯作為候補(bǔ)，但用這些進(jìn)行部分穩(wěn)定化的氧化鋯在高溫下的穩(wěn)定性稍小，在使用時(shí)容易脫穩(wěn)定化，因此，特別優(yōu)選為用CaO進(jìn)行部分穩(wěn)定化的氧化鋯。通過含有部分穩(wěn)定化的程度為75 95%的氧化鋯、特別是含有部分穩(wěn)定化的程度為80 90%的氧化鋯，從而可以得到高溫穩(wěn)定性和耐熱沖擊性優(yōu)異的耐火物，在該情況下，部分穩(wěn)定化氧化鋯中的CaO的含量約為3 6質(zhì)量％。
實(shí)施例以下，利用實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)地說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受這些實(shí)施例任何限定。試作總計(jì)8種表1、表2所示的原料組成的耐火物并進(jìn)行試驗(yàn)，進(jìn)行比較試驗(yàn)。S卩，在由燒結(jié)氧化鎂熟料(MgO的含量為99質(zhì)量％且粒徑5mm以下的燒結(jié)氧化鎂熟料)、電熔氧化鎂熟料(MgO的含量為97質(zhì)量％且包含1.2質(zhì)量％的C a0和1.5質(zhì)量％的SiO2、粒徑I 5mm的電熔氧化鎂熟料)及鎂鋁合成尖晶石熟料(Al2O3的含量為50質(zhì)量％且粒徑5_以下的鎂鋁合成尖晶石熟料)等構(gòu)成的骨料的組合中配合未穩(wěn)定化的氧化鋯的粉末(平均粒徑約30 μ m)、CaO部分穩(wěn)定化氧化鋯(CaO含量4.3質(zhì)量％、穩(wěn)定化度約89%、平均粒徑約40 μ m)粉末及MgO部分穩(wěn)定化氧化鋯(MgO含量3質(zhì)量％、穩(wěn)定化度約40 %、平均粒徑約40 μ m)粉末等，以外添量計(jì)混合3質(zhì)量％的作為結(jié)合材料的20° Be(15質(zhì)量％ )的硫酸鎂水溶液后，以lOOOkg/cm2進(jìn)行壓制成形，干燥后在1780°C下燒成10小時(shí)而制作尺寸為230_X 114mmX65_的JIS標(biāo)準(zhǔn)直形磚。將制作的直形磚劈砍而調(diào)查特性，將結(jié)果與配混條件一并示于表I和表2。表中，透氣率為使用50mmX50mmX50mm尺寸的試驗(yàn)片并用以下的計(jì)算式(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS-R2115)求得的值。μ N η X (V/t) X (L/S) / (P1-P2)
t:試驗(yàn)時(shí)間V:在絕對(duì)壓力P下，在試驗(yàn)時(shí)間t內(nèi)透過的氣體的容積S:氣體透過的試驗(yàn)片的橫截面積L:試驗(yàn)片的橫截面的厚度P1:氣體侵入試驗(yàn)片時(shí)的絕對(duì)壓力P2:氣體從試驗(yàn)片中脫離時(shí)的絕對(duì)壓力η:試驗(yàn)溫度下的氣體的動(dòng)力粘度空氣的動(dòng)力粘度Π N 18 X IO^6Pa.sec (15 25°C )μ:試驗(yàn)片的透氣率耐熱沖擊性根據(jù)DIN法對(duì)直形磚進(jìn)行如下調(diào)查:將直形磚的一端在加熱至1400°C
的電爐中加熱后，以在空氣中放冷的方法，調(diào)查直至試驗(yàn)體的頭部至少缺失50%時(shí)的次數(shù)。另外，涂層附著性與變質(zhì)層厚度及尺寸變化率一起通過俗稱的紐扣法(button
method)進(jìn)行評(píng)價(jià),所述紐扣法將水泥生熟料放在40mmX25mmX 15mm的試驗(yàn)片上并升溫至
1530°C保持10小時(shí)，將熟料熔化，調(diào)查材料的狀態(tài)。

熱循環(huán)體積穩(wěn)定性是如下調(diào)查而得到的:將40mmX40mmX IlOmm的試驗(yàn)片放入電
爐中，升高降低電爐的溫度，重復(fù)300次700°C和1300°C之間的加熱和冷卻，然后對(duì)試驗(yàn)片
的體積變化率進(jìn)行調(diào)查。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種鎂尖晶石質(zhì)耐火物，其特征在于，作為骨料，包含5 30質(zhì)量％的鎂鋁尖晶石熟料(MgAl2O4)和10 50質(zhì)量％的電熔氧化鎂熟料，在結(jié)合部包含0.5 10質(zhì)量％的部分穩(wěn)定化的氧化鋯，且剩余部主要由燒結(jié)氧化鎂熟料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂尖晶石質(zhì)耐火物，其中，部分穩(wěn)定化的氧化鋯的含量為I 3質(zhì)量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂尖晶石質(zhì)耐火物，其中，部分穩(wěn)定化的氧化鋯的穩(wěn)定化成分為C a0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的鎂尖晶石質(zhì)耐火物，其中，燒結(jié)氧化鎂熟料的氧化鎂純度為97 99.5質(zhì)量％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的鎂尖晶石質(zhì)耐火物，其中，所述電熔氧化鎂熟料分別包含I 3質(zhì)量％的CaO及SiO2。
6.一種水泥回轉(zhuǎn)窯用鎂尖晶石質(zhì)耐火物，其特征在于，使用權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的鎂尖晶石質(zhì)耐火物。
7.—種水泥回轉(zhuǎn)窯，其特征在于，使用權(quán)利要求6所述的水泥回轉(zhuǎn)窯用鎂尖晶石質(zhì)耐火物作為內(nèi)襯耐 火物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適于水泥回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)襯等的堿性耐火物。一種鎂尖晶石質(zhì)耐火物，其作為骨料包含5～30質(zhì)量％的鎂鋁尖晶石熟料和10～50質(zhì)量％的電熔氧化鎂熟料，在結(jié)合部包含0.5～10質(zhì)量％的用CaO等部分穩(wěn)定化的氧化鋯，且剩余部主要由燒結(jié)氧化鎂熟料構(gòu)成。
文檔編號(hào)F27B7/28GK103172388SQ20111043030
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者鵜川茂 申請(qǐng)人:旭硝子陶瓷株式會(huì)社