一种耐火材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及耐火材料技术领域，具体公开了一种耐火材料及其制备方法与应用。本发明专利技术的耐火材料包括：氧化铝、氧化硅、氧化铬、氧化铁、氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钾和氧化钠；所述氧化铬的含量为5

【技术实现步骤摘要】
一种耐火材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及耐火材料
，具体地说，涉及一种耐火材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]工业生产时所用的高炉出铁沟，长期受高温铁水冲涮，沟槽寿命低，损害严重时，需被迫检修，影响高炉产量和作业率，不能很好地满足企业需求。现有技术根据炉子的型式、处理物的性质、运转条件，分别使用了高铝质、碳化硅质、铝铬质、尖晶石质等定型和不定形耐火材料来解决此问题。其中，铝铬系浇注料的使用量最多。氧化铬的熔点高，被添加到耐火材料中时，能够提高耐火材料的性能。但是，添加量少时，耐火材料性能提升不明显，而添加量多时，一是氧化铬成本较高，增加了整体材料的造价，不利于工业化推广应用；二是随着氧化铬含量的增加，材料整体抗热震性趋于降低，也不易形成致密的烧结组织，不能实现理想的综合性能。
[0003]因此，有必要对耐火材料的组成及其制备方法进行进一步研究，以满足现有技术中对高温负荷状态下应用的需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的问题，本专利技术的目的是提供一种可耐高温、抗侵蚀和冲涮能力强的耐火材料及其制备方法。
[0005]为了实现该目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种耐火材料，其包括：氧化铝、氧化硅、氧化铬、氧化铁、氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钾和氧化钠；所述氧化铬的含量为5
‑
12wt％；氧化铬、氧化铝和氧化硅的质量比为(5
‑
12)：(59
‑
70)：(20
‑
30)。
[0007]氧化铬可提升耐火材料的性能，但其加入量和与之匹配的各组分的选择均影响着最终耐火材料的成本、强度、抗侵蚀和耐高温等各方面性能。本专利技术经研究发现，当采用上述各氧化金属进行配合时，控制氧化铬、氧化铝和氧化硅以特定质量比加入，将能既兼顾经济性，又兼顾耐火材料在高温使用时的综合性能。
[0008]在本专利技术耐火材料中，特定比例的氧化铬在高温煅烧下，能很好地在体系中与氧化铝(三氧化二铝)形成均匀的固溶体，活化晶格，提升材料的烧结性能，并可控制体系的体积膨胀，提高制品的强度和高温性能。当本专利技术耐火材料与炉渣接触时,均匀分布的固溶体中的三氧化二铝逐渐溶入渣中,而氧化铬则以富铬(Cr,Al)2O4固溶体的形式从耐火材料中析出,并在耐火材料与炉渣界面处形成了一层富铬(Cr,Al)2O4保护层,从而阻止炉渣进一步侵入，提升抗侵蚀效果。
[0009]优选，所述氧化铬的含量为10wt％；氧化铬、氧化铝和氧化硅的质量比为10:(59
‑
61):(23
‑
24)，以获得更好地兼顾经济性与耐火性。
[0010]本专利技术的耐火材料，按质量百分比包括：58
‑
65％的氧化铝、20
‑
30％的氧化硅、5
‑
12％的氧化铬、0.5
‑
1.5％的氧化铁、1.5
‑
3.5％的氧化钛、0.3
‑
0.9％的氧化钙、0.5
‑
1％的氧化镁、合计0.5
‑
1％的氧化钾和氧化钠；
[0011]优选，按质量百分比包括：60.1％的氧化铝、23.9％的氧化硅、10％的氧化铬、1％的氧化铁、3％的氧化钛、0.5％的氧化钙、1％的氧化镁、合计0.5％的氧化钾和氧化钠。
[0012]氧化钾和氧化钠为原料矿石中所含金属元素烧结氧化后的产物，当其具体含量不超过本专利技术限定时，对产品质量不产生明显的影响。
[0013]以本专利技术的特定组分配合形成的耐火材料性能优异，作为骨料的浇注料或导打料可以使用在裂解炉、熔融炉、高炉等出料沟槽、渣沟及垃圾焚烧和灰熔融炉当中，提升相应部件的寿命。
[0014]本专利技术还提供一种制备如上所述的耐火材料的方法，所述耐火材料由湿法成型后再经过煅烧制备而成；所述湿法成型的步骤包括：原料磨浆、匀化脱水、连续匀化和排气成型；
[0015]其中，在连续匀化时，采用三台练泥机串联练泥使匀化脱水后的浆料密度逐步增加，在第一台练泥机中以30转/分练泥，至匀化脱水后的浆料密度增加2
‑
8％(优选，2
‑
3％)后输送到第二台练泥机；在第二台练泥机中以40转/分练泥，至浆料密度相比于所述第一台练泥机处理后的浆料密度再增加1.5
‑
6％(优选，2
‑
3％)，之后输送到第三台练泥机；在第三台练泥机中以50转/分练泥，至浆料密度相比于所述第二台练泥机处理后的浆料密度再增加1
‑
4％(优选，2
‑
3％)；并控制整个连续匀化过程的输送压力波动小于1％，连续匀化处理后的浆料的含水率为10
‑
15％，且每立方厘米含水率的差值小于1％。
[0016]耐火材料制备时，需要保证各组分的均匀分散性，才能在后续烧结环节时，提高晶核形成的数量和同步性，以获得矿相均一稳定的终产品，保证耐火材料的性能。
[0017]传统铬化物直接混入，往往引起铬化物聚集，导致物料结晶偏析，产品性能一致性较差。本专利技术经研究发现，在浆料脱水后，当以特定密度递增的方式使浆料逐步混匀，并进一步脱水后，可很好地保证上述耐火材料配方中各原料的分散性，尽量消除特定组分浆料本身的定向结构，使该特定体系内的氧化铬可在后续步骤中充分活化晶格，获得均匀的固溶体来提高耐火材料的品质。
[0018]此外，本专利技术串联的练泥机通过不同特定转速的设置，既可保证生产效率和经济性，又可实现连续化作业，满足工业化生产需要。
[0019]本专利技术练泥时也可以用一台练泥机进行多次练泥。
[0020]本专利技术中，在排气成型时，采用真空挤泥机进行两个环节的真空挤压，第一环节挤压后使连续匀化后的浆料密度增加2
‑
8％(优选，4
‑
5％)，每立方厘米含水率的差值小于1％，挤压颗粒的当量直径为30
‑
50mm；第二环节挤压后使浆料密度再次增加1.5
‑
6％(优选，4
‑
5％)，每立方厘米含水率的差值小于1％，挤压颗粒的当量直径为7至9mm，含水率为8
‑
14％。
[0021]最终获得的成型体为：直径为7
‑
9mm、含水率为8
‑
14％、每立方厘米含水率的差值小于1％、密度相比于连续匀化后的浆料增加7
‑
11％的柱体。
[0022]本专利技术在对上述耐火材料进行特定匀化处理后，还对其成型环节进行了配套研究，发现通过两个环节的挤压控制，使浆料密度进一步以特定比例逐渐增加，控制本专利技术体系浆料均匀性逐步变化，使特定体系的浆料定向结构得到逐步改善，减少坯体收缩的不均
匀性，保证最终的成型体性能。且本专利技术还对每步挤压颗粒的尺寸进行了控制，以兼顾本耐火材料体系的加工难度和后续烧结反应的充分性需求。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐火材料，其特征在于，包括：氧化铝、氧化硅、氧化铬、氧化铁、氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钾和氧化钠；所述氧化铬的含量为5
‑
12wt％；氧化铬、氧化铝和氧化硅的质量比为(5
‑
12)：(59
‑
70)：(20
‑
30)。2.根据权利要求1所述的耐火材料，其特征在于，所述氧化铬的含量为10wt％；氧化铬、氧化铝和氧化硅的质量比为10:(59
‑
61):(23
‑
24)。3.根据权利要求1或2所述的耐火材料，其特征在于，按质量百分比包括：58
‑
65％的氧化铝、20
‑
30％的氧化硅、5
‑
12％的氧化铬、0.5
‑
1.5％的氧化铁、1.5
‑
3.5％的氧化钛、0.3
‑
0.9％的氧化钙、0.5
‑
1％的氧化镁、合计0.5
‑
1％的氧化钾和氧化钠；优选，按质量百分比包括：60.1％的氧化铝、23.9％的氧化硅、10％的氧化铬、1％的氧化铁、3％的氧化钛、0.5％的氧化钙、1％的氧化镁、合计0.5％的氧化钾和氧化钠。4.一种制备如权利要求1
‑
3任一项所述的耐火材料的方法，其特征在于，所述耐火材料由湿法成型后再经过煅烧制备而成；所述湿法成型的步骤包括：原料磨浆、匀化脱水、连续匀化和排气成型；其中，在连续匀化时，采用三台练泥机串联练泥使匀化脱水后的浆料密度逐步增加，在第一台练泥机中以30转/分练泥，至匀化脱水后的浆料密度增加2
‑
8％后输送到第二台练泥机；在第二台练泥机中以40转/分练泥，至浆料密度相比于所述第一台练泥机处理后的浆料密度增加1.5
‑
6％，之后输送到第三台练泥机；在第三台练泥机中以50转/分练泥，至浆料密度相比于所述第二台练泥机处理后的浆料密度增加1
‑
4％；并控制整个连续匀化过程的输送压力波动小于1％，连续匀化处理后的浆料的含水率为10
‑
15％，且每立方厘米含水率的差值小于1％。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在排气成型时，采用真空挤泥机进行两个环节的真空挤压，第一环节挤压后使连续匀化后的浆料密度增加2
‑
8％，每立方厘米含水率的差值小于1％，挤压颗粒的当量直径为30
‑
50mm；第二环节挤压后使浆料密度再次增加1.5
‑
6％，每立方厘米含水率的差值小于1％，挤压颗粒的当量直径为7至9mm，含水率为8
‑
14％；优选，第一环节挤压为在真空度
‑
50Kpa～
‑
55KPa下，以50MPa进行螺旋挤压；第二环节挤压为在真空度
‑
80Kpa～
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90KPa下，以60MPa进行螺旋挤压；和/或，在原料磨浆时，向所有原料中加水研磨，得到300
‑
500目、固含量为50％
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60％的原料浆料；在匀化脱水时，将所述原料浆料进行混合均匀化后，压滤脱水为固含量为85
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90％的浆料；优选，所述混合均匀化为：将所述原料浆料分装到多个小容器后，再输送入同一个大容器中进行间歇式搅拌，保持浆料不产生沉淀，之后进行压滤脱水；更优选，采用空气炮进行间歇式搅拌，每搅拌1分钟，间隔5分钟，采用真空板框压滤机进行压滤脱水。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述耐火材料的煅...

【专利技术属性】
技术研发人员：项金生，
申请(专利权)人：项金生，
类型：发明
国别省市：