一種致密抗侵蝕增強燒結(jié)氧化鋯大磚及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利說明】一種致密抗侵蝕増強燒結(jié)氧化鋯大磚及其生產(chǎn)工藝 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明專利涉及一種玻璃窯用燒結(jié)耐火材料及其生產(chǎn)工藝，特別涉及氧化鋯作為 原料，采用燒結(jié)工藝制作的一種燒結(jié)氧化鋯制品。
【背景技術(shù)】
[0002] 恪鑄氧化錯耐火材料對恪融玻璃液具有良好的耐尚溫侵蝕與抗玻璃液沖刷的能 力。熔鑄耐火材料產(chǎn)品相比燒結(jié)耐火材料的合格率不是很高。在生產(chǎn)熔鑄氧化鋯材料時會 存在有一定數(shù)量的廢磚。目前廢高鋯磚的處理有2種途徑，1)直接將舊磚廢棄處理。由于 氧化鋯（ZrO 2)是一種不可再生的稀缺資源，廢棄的磚材造成資源的嚴(yán)重浪費；2)將廢磚回 收后進行二次熔鑄使用，如專利號為CN103030412《用后廢棄高鋯磚再利用的方法》所示， 將廢棄的高鋯磚進行去雜、混煉、壓球、煅燒、高溫熔融冶、澆注、退火后等到的二次熔鑄氧 化鋯制品。這種方法貌似是解決了廢棄熔鑄氧化鋯回收處理的問題，但是在處理過程中要 涉及多個工序，過程繁瑣復(fù)雜；這一工藝在原料煅燒后，還要對原料進行高溫熔融的處理， 熔融處理的過程需要消耗更多的能源，生產(chǎn)二次熔鑄氧化鋯制品的成本上升。因此，找到一 種更好的處理廢棄氧化鋯的方法迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種致密抗侵蝕增強燒結(jié)氧化鋯大磚及其生產(chǎn)工藝，使其 具有良好的抗玻璃液侵蝕的能力。本發(fā)明采用澆注成型方式，高溫?zé)晒に嚿a(chǎn)氧化鋯磚。 采用常溫澆注成型對制品的形狀適應(yīng)性好，可以澆注尺寸較大，形狀特異型的產(chǎn)品，并且不 會在制品內(nèi)部形成不均勻的集中縮孔，產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力小，成品率高；采用高溫?zé)?，使材料?組分在高溫下充分結(jié)合，形成較為致密的結(jié)構(gòu)組織，提高抗玻璃液的侵蝕性能；采用鉻鹽 浸工藝，可以有效封閉制品表面的開口氣孔，提升產(chǎn)品的體積密度與抗侵蝕性能，制品的耐 壓，抗折強度提高。該種耐火材料以工業(yè)氧化鋁微粉、脫硅鋯粉、燒結(jié)鎂砂、氧化鋯骨料為主 要原料，添加六偏磷酸鈉作為減水劑，以氧化鎂微粉作為燒成體積穩(wěn)定劑，并以聚丙乙烯酸 鈉作為結(jié)合劑。試樣經(jīng)攪拌、澆注震動成型、固化、脫模、干燥、燒成、鹽浸后使用。對試樣微 結(jié)構(gòu)進行觀察發(fā)現(xiàn)，試樣微結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)鎂鋁尖晶石網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)包裹著氧化鋯顆粒， 使試樣形成致密的微觀組織結(jié)構(gòu)，加入的氧化鎂微粉一部分與氧化鋁高溫結(jié)合形成鎂鋁尖 晶石，另外的氧化鎂微粉回熔到氧化鋯形成的鋯英石中，形成鎂鋯固溶體限制氧化鋯體積 再見問的過程中發(fā)生急劇的變化，減少制品在退火時的開裂。由于氧化鋯顆粒本身就具有 較強的抗玻璃液侵蝕的能力，鎂鋁尖晶石又對SOjP SO 3具有較強的抗侵蝕能力，且在還原 氣氛下體積穩(wěn)定性優(yōu)良，所以這種材料具有良好的抗玻璃液腐蝕能力。
[0004] 由于氧化鋯材料在燒成前后的過程中會產(chǎn)生較大體積膨脹，氧化鋯在加熱到 1200°C時由單斜氧化鋯轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆叫蝂r02并伴隨7% -9%的體積收縮，但在冷卻過程中， 四方Zr02卻在1000°C時轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毖趸啠?000°C時恰好是制品降溫的重要階段，如果 這一階段降溫速率很大，制品內(nèi)部突然出現(xiàn)較大的熱應(yīng)力，會導(dǎo)致制品出現(xiàn)變形與裂紋。所 以在加入燒結(jié)穩(wěn)定劑的基礎(chǔ)上，對制品的燒成工藝做出特殊調(diào)整是非常有必要的。
[0005] 本發(fā)明專利的主要優(yōu)點如下：
[0006] (1)解決了熔鑄氧化鋯廢磚的回收加工成本較高的問題。僅采用燒結(jié)的工藝，就可 以實現(xiàn)熔鑄氧化鋯廢磚的再利用，生降低產(chǎn)能源的消耗，一定程度上促進了不可再生資源 的回收再利用。
[0007] (2)采用澆注震動方式成型。產(chǎn)品燒后線收縮系數(shù)只在-0. 3%~+0. 3%的范圍 內(nèi)，產(chǎn)品不會出現(xiàn)較大的變形與開裂，可以制作抗玻璃液侵蝕的特異型制件。
[0008] (3)在制品燒成后對制品進行真空鹽浸，封閉了制品表面的開口氣孔，有效提高了 材料的抗侵蝕與冷態(tài)機械強度，延長產(chǎn)品的使用壽命。
[0009] (4)改變了燒成制度，延長降溫時間，使制品在降溫階段熱應(yīng)力平緩釋放，避免了 制品的開裂。
[0010] 根據(jù)以上分析，發(fā)明的耐火材料配比為：
[0011]
[0012] 所述的氧化鋯顆粒，Al2O3含量彡1. 5%，SiO2含量彡3%，ZrO2含量> 93%。
[0013] 所述的脫硅鋯粉，ZrO2含量> 99. 5%。
[0014] 所述的MS97燒結(jié)鎂砂為MgO含量彡97%。
[0015] 所述氧化鎂微粉，MgO含量彡95%。
[0016] 所述的聚丙乙酸系乳液系市售建筑聚丙烯酸乳液。乳液固體含量40-60%，典型粒 徑 0? 2-0. 5 ym，pH 值 7-9。
[0017] 本發(fā)明的生產(chǎn)工藝為：澆注成型、燒結(jié)、鹽浸。所述澆注工藝分為配料、混料、振動 澆注、干燥四個步驟，其中干燥時間為3-5小時，最高干燥溫度為200°C。所述燒結(jié)工藝的燒 成總時間在60-80小時之間，其中從室溫25°C開始升溫，升溫時間在25-30h，最高燒成溫度 為1600-1650°C，保溫時間4-8h，降溫到75-100°C，降溫時間在35h-51h之間，使降溫曲線平 緩下降，使制品內(nèi)部熱應(yīng)力平緩釋放，避免制品出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。所述鹽侵工藝為將六水合 三氯化鉻（CrC13 ? 6H20)配制為濃度為10-30%的鉻鹽溶液，在真空的環(huán)境下，將制品浸入 鹽溶液中2-5次。
[0018] 制品的ZrO2含量彡85%，體積密度彡4. 20g/cm3,顯氣孔密率彡20%，1600°C重?zé)?線變化在-0.25%~+0.20%范圍內(nèi)。氧化鋯大磚主要成分：ZrO 2 80-93%，Al2O3 8-15%， MgO3-8%，SiO2O. 1-0. 6%。
【具體實施方式】
[0019] 實施例1 :
[0020]
[0021] 各原料經(jīng)稱量、加水?dāng)嚢?、澆注養(yǎng)護、脫模干燥后，燒成時間68h，最高燒成溫度為 1630°C燒成曲線為：升溫階段24h、保溫6h、降溫38h。制品出窯溫度為75°C。制品在冷卻 后放入濃度為25%六水合三氯化鉻溶液中進行真空鹽浸4次，測試常規(guī)性能。并將燒結(jié)試 條加工制作成l〇X10X70mm的樣條，在鋁硅酸鹽玻璃熔液中進行1350°C X48h抗侵蝕試 驗?？骨治g試驗以普通燒結(jié)氧化鋯磚作為參照樣。
[0022] 測試結(jié)果如下：
[0025] 實施例2 :
[0026]
[0027] 各原料經(jīng)稱量、加水?dāng)嚢?、澆注養(yǎng)護、脫模干燥后，燒成時間68h，最高燒成溫度為 1630°C燒成曲線為：升溫階段24h、保溫6h、降溫38h。制品出窯溫度為75°C。制品在冷卻 后放入濃度為25%六水合三氯化鉻溶液中進行真空鹽浸3次，測試常規(guī)性能。并將燒結(jié)試 條加工制作成10X 10X70mm的的樣條，在鋁硅酸鹽玻璃熔液中進行1350°C X48h抗侵蝕試 驗。抗侵蝕試驗以普通燒結(jié)氧化鋯磚作為參照樣。
[0028] 測試結(jié)果如下：
【主權(quán)項】
1. 一種致密抗侵蝕增強燒結(jié)氧化鋯大磚，其特征在于：所述氧化鋯大磚的重量百分比 配比為：所述的氧化鋯顆粒，Al2O3含量彡1. 5 %，SiO 2含量彡3 %，ZrO 2含量> 93 %;所述的脫硅 鋯粉，ZrO2含量> 99. 5% ;所述的MS97燒結(jié)鎂砂為MgO含量多97% ;所述氧化鎂微粉，MgO 含量多95% ;所述的聚丙乙酸系乳液系市售建筑聚丙稀酸乳液，乳液固體含量40-60%，典 型粒徑0· 2-0. 5 μ m，pH值7-9 ;大磚成品的ZrO2含量彡85 %，體積密度彡4. 20g/cm3,顯氣 孔密率< 20%，1600°C重?zé)€變化在-0.25%~+0.20%范圍內(nèi)；氧化鋯大磚的主要成分： ZrO2 80-93%，Al2O3 8-15%，MgO 3-8%，SiO2 0.1-0. 6%。2. -種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述氧化鋯大磚的生產(chǎn)工藝，其特征為：所述生產(chǎn)工藝為澆 注成型、燒結(jié)、鹽浸，所述澆注成型工藝分為配料、混料、振動澆注、干燥四個步驟，其中干 燥時間為3-5小時，最高干燥溫度為200°C ;所述燒結(jié)工藝的燒成總時間在60-80小時之 間，其中從室溫25°C開始升溫，升溫時間在25-30h，最高燒成溫度為1600-1650°C，保溫時 間4-8h，降溫到75-100°C，降溫時間在35h-51h之間；所述鹽浸工藝為將六水合三氯化鉻 (CrC13 · 6H20)配制為濃度為10-30%的鉻鹽溶液，在真空的環(huán)境下，將制品浸入鹽溶液中 2-5 次。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種致密抗侵蝕增強燒結(jié)氧化鋯大磚及其生產(chǎn)工藝，配比為5-3mm氧化鋯25-50％、3-1mm氧化鋯15-34％、＜1mm氧化鋯15-35％、＜1mm脫硅鋯5-18％、＜1mm工業(yè)氧化鋁2-7％、＜1mmMS97鎂砂0.5-6％、≤0.088mm氧化鎂0-3％、外加聚丙乙烯酸鈉0.05-0.1％、外加六偏磷酸鈉≤0.5％。工藝為澆注、燒結(jié)、鹽浸，澆注為配料、混料、振動澆注、干燥，干燥3-5h；燒結(jié)1600-1650℃60-80h，保溫4-8h；鹽浸為將六水合三氯化鉻配成10-30％鉻鹽溶液，真空環(huán)境下將磚浸入鹽溶液2-5次。本發(fā)明可制尺寸較大、形狀特異產(chǎn)品，具有良好的抗玻璃液腐蝕能力。
【IPC分類】C04B41/85, C04B35/66, C04B35/482
【公開號】CN105174975
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】魏瀚, 王杰曾, 尹超男, 趙洪亮, 徐如林, 周嚴(yán)敦, 胡建輝, 王俊濤, 葉亞紅, 陳雪峰, 毛利民
【申請人】瑞泰科技股份有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年6月12日