【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氧化铬耐火材料。具体涉及一种cr2alc/mg(al,cr)2o4直接结合氧化铬的耐火材料及其制备方法。
技术介绍
1、现有的高铬砖主要以电熔铬铝为骨料、氧化铬细粉为基质和磷酸盐为结合剂，混合后机压成型，并在1900℃高温窑中超长保温10～16h烧成，以获得致密且结合强度较高的高铬砖制品，但在高温服役时使用寿命影响较大。如高振昕等人(高振昕，王战民，范沐旭，等.水煤浆气化炉用氧化铬砖的显微结构研究[j].耐火材料,2017,51(6):401-407.)研究了高铬砖的显微结构，其显微结构表明高铬砖中以cr2o3-al2o3固溶体为结合相，在高温服役过程中固溶体的脱溶-固溶过程导致整体材料结构稳定性变差，这个过程也限制了高铬砖抗热震性能的提高，使其在热震循环频繁条件下服役时寿命大幅下降，极端情况下会产生热震引起的结构性剥落，甚至可能会直接导致气化炉停机或者发生安全事故。
2、另有研究者(j.chen et al.,corrosion mechanism ofcr2o3-al2o3-zro2refractories in a coal-water slurry gasifier:a post-mortem analysis,corrosionscience,2020,163:108250.)发现，在不同来源煤种的气化过程存在cr(ⅲ)转化生成cr(ⅵ)，导致的环境污染问题。
3、另外，“一种含纳米复合颗粒的高铬砖生产方法”(cn201010295751.2)专利技术，该专利技术通过化学分散与机械
4、再如，“一种氧化铬耐火材料及其制备方法”(cn201810969306.6)专利技术，该专利技术以电熔氧化铬颗粒为骨料、电熔氧化铬细粉和熔融石英粉为基质，通过球磨、搅拌混合和压制，制得氧化铬耐火材料。该技术制得的氧化铬耐火材料在服役过程中，也极易被煤渣侵蚀剥落，导致cr(ⅲ)会转化生成cr(ⅵ)，这不仅会影响服役表现，而且产生的cr(ⅵ)对环境和人体有着极大危害。
技术实现思路
1、本专利技术旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种工艺简单和生产能耗低的cr2alc/mg(al,cr)2o4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法，用该方法制备的cr2alc/mg(al,cr)2o4直接结合氧化铬的耐火材料的抗煤渣侵蚀性能优异、热震稳定性好、高温强度优异和高温使用寿命长，且能提高环保效果和满足不同煤种气化炉使用需求。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、步骤1、以55～65wt％的电熔铬铝颗粒、5～15wt％的氧化锆颗粒、10～20wt％的氧化铬细粉、8～12wt％的轻烧氧化镁细粉、2～8wt％的铬铝碳细粉为原料，外加所述原料3～5wt％的树脂，分别备料。先将所述电熔铬铝颗粒置入搅拌机中搅拌，同时匀速加入所述原料2～2.5wt％的树脂，继续搅拌5～10分钟；再加入所述轻烧氧化镁细粉，继续搅拌10～15分钟；然后加入所述氧化锆颗粒、所述氧化铬细粉、所述铬铝碳细粉和剩余的所述树脂，继续搅拌5～10分钟，得到混合料。
4、步骤2、将所述混合料困料12～14小时，在200～300mpa条件下机压成型，于200～220℃条件下干燥20～24小时，得到干燥后坯体；将所述干燥后坯体在埋碳气氛中以3～5℃/min的速率升温至1600～1780℃，保温3～6小时，随炉冷却，制得cr2alc/mg(al,cr)2o4直接结合氧化铬的耐火材料。
5、所述电熔铬铝颗粒中的cr2o3含量≥98wt％，al2o3≤0.3wt％；所述电熔铬铝颗粒的粒径为0.088mm～1.0mm。
6、所述氧化锆颗粒中的zro2含量≥95wt％；所述氧化锆颗粒的粒径为0.088mm～1mm。
7、所述氧化铬细粉中的cr2o3含量≥99.5wt％；所述氧化铬细粉的粒径≤74μm。
8、所述轻烧氧化镁细粉中的mgo含量≥99.6wt％；所述轻烧氧化镁细粉的粒径≤88μm。
9、所述铬铝碳细粉中cr2alc含量≥99.6wt％；所述铬铝碳细粉粒径≤45μm。
10、所述树脂的残碳率≥35％；所述树脂为液态。
11、由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有以下积极效果：
12、1、本专利技术采用电熔铬铝颗粒、树脂结合剂和轻烧氧化镁微粉的混碾工艺，通过树脂结合剂将轻烧氧化镁微粉包覆在电熔铬铝颗粒表面，使其在后续高温烧成过程中能够优先原位形成cr2o3-mg(al,cr)2o4(尖晶石)核壳结构。同时通过基质中引入轻烧氧化镁微粉将原骨料基质处cr2o3-al2o3固溶体结合相转化为mg(al,cr)2o4复合尖晶石相，将高耐火度和抗热震性优异的尖晶石相(尖晶石热膨胀系数：8.9×10-6/k)引入到cr2o3-al2o3耐火材料中(氧化铬热膨胀系数：9.0×10-6/k)，使原骨料-基质间cr2o3-al2o3固溶结合体系转化为cr2o3-mg(al,cr)2o4(尖晶石)核壳结构骨料-基质结合方式，一方面在骨料表面与基质间形成高温稳定的复合尖晶石结合相提高结合强度和抗热震性能，另外一方面通过mg(al,cr)2o4复合尖晶石结合，避免高温服役过程中温度波动导致原cr2o3-al2o3固溶体的固溶-脱溶过程对整体材料高温稳定性的影响，有效提高了cr2alc/mg(al,cr)2o4直接结合氧化铬的耐火材料的高温稳定性。
13、2、本专利技术通过将高导热性和抗热震性优异的cr2alc相引入到cr2o3-al2o3耐火材料基质中，在不引入新的元素前提下，通过控制热处理过程中cr2alc相的物相组成、显微结构演变过程和膨胀效应，制备高致密度的cr2alc直接结合体系，实现对制品的基质部分优化设计。同时控制cr2alc次生相形貌、种类，达到增韧增强材料的效果；另外一方面，新引入cr2alc相元素组成与cr2o3-al2o3耐火材料体系基本一致，避免了由于耐火材料物相组成复杂导致高温条件下结构的不稳定性，能够有效保证煤渣侵蚀过程中cr2alc/mg(al,cr)2o4直接结合氧化铬的耐火材料的高温结构稳定性。
14、3、本专利技术在cr2o3骨料表面构筑新的cr2o3-mg(al,cr)2o4核壳结构骨料-基质结合形貌，通过mg(al,cr)2o4复合尖晶石对煤渣侵蚀介质(fe、mn离子)的侵蚀、渗透行为的诱导作用，极大降低煤渣的渗透，提高制品的抗煤渣侵蚀性能，同时能够极大降低cr(ⅲ)的价态转化机率，提高环保效果。因此通过cr2o3-mg(al,cr)2o4核壳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Cr2AlC/Mg(Al,Cr)2O4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法，其特征在于所述制备方法如下：
2.根据权利要求1所述的Cr2AlC/Mg(Al,Cr)2O4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法，其特征在于：所述电熔铬铝颗粒中的Cr2O3含量≥98wt％，Al2O3≤0.3wt％；所述电熔铬铝颗粒的粒径为0.088mm～1.0mm。
3.根据权利要求1所述的Cr2AlC/Mg(Al,Cr)2O4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法，其特征在于：所述氧化锆颗粒中的ZrO2含量≥95wt％；所述氧化锆颗粒的粒径为0.088mm～1mm。
4.根据权利要求1所述的Cr2AlC/Mg(Al,Cr)2O4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法，其特征在于：所述氧化铬细粉中的Cr2O3含量≥99.5wt％；所述氧化铬细粉的粒径≤74μm。
5.根据权利要求1所述的Cr2AlC/Mg(Al,Cr)2O4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法，其特征在于：所述轻烧氧化镁细粉中的MgO含量≥99.6wt％；所述轻烧氧化镁细粉的粒径≤88μm。p>
6.根据权利要求1所述的Cr2AlC/Mg(Al,Cr)2O4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法，其特征在于：所述铬铝碳细粉中Cr2AlC含量≥99.6wt％；所述铬铝碳细粉粒径≤45μm。
7.根据权利要求1所述的Cr2AlC/Mg(Al,Cr)2O4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法，其特征在于：所述树脂的残碳率≥35％；所述树脂为液态。
8.一种Cr2AlC/Mg(Al,Cr)2O4直接结合氧化铬的耐火材料，其特征在于所述Cr2AlC/Mg(Al,Cr)2O4直接结合氧化铬的耐火材料是根据权利要求1～7项中任一项所述的基于Cr2AlC/Mg(Al,Cr)2O4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法所制备的Cr2AlC/Mg(Al,Cr)2O4直接结合氧化铬的耐火材料。
...【技术特征摘要】
1.一种cr2alc/mg(al,cr)2o4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法，其特征在于所述制备方法如下：
2.根据权利要求1所述的cr2alc/mg(al,cr)2o4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法，其特征在于：所述电熔铬铝颗粒中的cr2o3含量≥98wt％，al2o3≤0.3wt％；所述电熔铬铝颗粒的粒径为0.088mm～1.0mm。
3.根据权利要求1所述的cr2alc/mg(al,cr)2o4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法，其特征在于：所述氧化锆颗粒中的zro2含量≥95wt％；所述氧化锆颗粒的粒径为0.088mm～1mm。
4.根据权利要求1所述的cr2alc/mg(al,cr)2o4直接结合氧化铬的耐火材料的制备方法，其特征在于：所述氧化铬细粉中的cr2o3含量≥99.5wt％；所述氧化铬细粉的粒径≤74μm。
5.根据权利要求1所述的cr2alc/mg(al,cr)2o...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊峰，武子豪，邓梦洁，苗正，刘光平，李媛媛，鄢文，李楠，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：
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