一種高熱震Cr₂O₃-Al₂O₃-ZrO₂磚及其制備方法

專利名稱：一種高熱震Cr₂O₃-Al₂O₃-ZrO₂磚及其制備方法
技術領域：
本發明屬于高鉻磚技術領域，具體涉及一種高熱震Cr2O3-Al2O3-^O2磚及其制備方 法。
背景技術：
水煤漿加壓氣化爐是生產化肥、甲醇及烯烴等化工產品的關鍵設備，其內襯用高 鉻磚的好壞直接決定了氣化爐的經濟、可靠和安全運行。隨著化肥工業的發展和各種新技 術和新工藝的出現，水煤漿氣化爐的使用條件愈加惡劣，如工作溫度高達1500°C，爐內氣體 的壓力可達6. 5MPa，還原性氣體強，熔渣的熔點低、粘度小和酸性強；同時隨著單投煤量的 增加和排渣量的增大，高速氣流的沖刷，以及爐內氣壓和溫度的急劇波動，要求高鉻磚具有 優良的抗渣侵蝕性和滲透性，及優良的抗熱震穩定性。現有高鉻磚的制備方法一般是以電熔氧化鉻為骨料，以氧化鉻細粉、氧化鋁微粉、 氧化鉻綠細粉和單斜氧化鋯微粉為基質，加入糊精和磷酸鹽為結合劑，經配料、混碾、困料 和機壓成型，然后于高溫窯中燒制而成，最終得到的制品抗熱震穩定性很差。單純通過提高 單斜氧化鋯微粉的含量來提高高鉻磚熱震穩定性的設計思路無法解決制品存在的根本性 問題(1)在基質中引入過多單斜氧化鋯微粉時，馬氏體相變引起過度的體積膨脹，產生過 多的微裂紋并長大，反而降低了材料的熱震穩定性，同時材料的強度大幅下降；(2)高鉻磚 中電熔氧化鉻顆粒自身熱震穩定性很差，與此同時，高鉻磚在燒制的過程中電熔氧化鉻顆 粒很難與基質燒結并形成良好的界面結合。在使用的過程中，當溫度急劇變化時，不僅高鉻 磚中的電熔氧化鉻顆粒自身發生破裂，而且顆粒與基質之間由于熱膨脹不匹配而產生裂紋 并發生脫離，破壞了高鉻磚的結構，降低了其使用性能。

發明內容
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的在于提供一種熱震穩定性好，能延長使用壽 命的高熱震Cr2O3-Al2O3IrO2磚及其制備方法。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是以60 85wt %的電熔鉻鋁鋯顆粒 或電熔鋯剛玉顆粒為骨料，以4 15wt%的單斜氧化鋯微粉、4 15襯％的氧化鋁微粉和 5 12wt%的氧化鉻綠細粉為基質；外加上述原料0. 5 3wt%的糊精和2 7wt%的磷酸 二氫鋁作為結合劑；按所述Cr2O3-Al2O3-^O2磚各組分的質量百分含量先將單斜氧化鋯微粉、氧化鋁 微粉、氧化鉻綠細粉和糊精混合，預制成混合粉料；再將所述的骨料在混碾機中干混3 5 分鐘，加入磷酸二氫鋁濕混5 7分鐘，然后加入上述預制成的混合粉料，混碾15 30分 鐘，困料，壓制成生坯，干燥，最后在空氣中于1450 1750°C條件下燒成。所述的電熔鉻鋁鋯顆粒的成分及其百分含量為=Cr2O3為60 80wt%、Al2O3為 10 20襯％和&02為10 20wt% ；電熔鉻鋁鋯顆粒的粒徑分布為粒度為4 2mm的占 20 30wt %，粒度為2 Imm的占28 40wt %，粒度為1 0. 5mm的占14 20wt %，粒度為0. 5 Omm的占20 28wt%。所述的電熔鋯剛玉顆粒的成分及其百分含量為=Al2O3為60 80wt%，ZrO2為 20 40wt% ；電熔鋯剛玉顆粒的粒徑分布為粒度為4 2mm的占20 30wt%，粒度為 2 Imm的占28 40wt%，粒度為1 0. 5mm的占14 20wt%，粒度為0. 5 Omm的占 20 28wt%。所述的單斜氧化鋯微粉的粒度為< 0. Olmm ；氧化鋁微粉的粒度為< 0. 005mm ；氧 化鉻綠細粉的粒度為< 0. 045mm。所述的電熔鋯剛玉顆粒的成分及其百分含量為=Al2O3為 60 80wt%，ZrO2為20 40wt% ；電熔鋯剛玉顆粒的粒徑分布為粒度為4 2mm的占 20 30wt %，粒度為2 Imm的占28 40wt %，粒度為1 0. 5mm的占14 20wt %，粒 度為0. 5 Omm的占20 28wt%。由于采用上述技術方案，本發明用電熔鉻鋁鋯顆粒或電熔鋯剛玉顆粒中的一種來 取代現有高鉻磚中的電熔氧化鉻顆粒，在使用過程中當溫度急劇變化時，不僅顆粒中的氧 化鋯發生馬氏體相變產生微裂紋來抵抗熱應力的沖擊，提高了骨料自身的熱震穩定性，而 且磚在燒制過程中提高了顆粒與基質的結合強度，在界面處形成了更多的Al2O3-Cr2O3固溶 體，提高了磚的熱震穩定性能，因此延長了其使用壽命。本發明所制備的高熱震Cr2O3-Al2O3IrO2磚不僅強度高，且可提高其熱震穩定性， 延長了使用壽命。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。為了避免重復，先將本具體實施方式
中所涉及到原料的技術參數統一描述如下， 實施例中不再累贅電熔鉻鋁鋯顆粒的成分及其百分含量為=Cr2O3為60 SOwt %、Al2O3為10 20襯％和&02為10 20wt% ；所述的電熔鉻鋁鋯顆粒的粒徑分布為粒度為4 2mm的 占20 30wt%，粒度為2 Imm的占28 40wt%，粒度為1 0. 5mm的占14 20wt%， 粒度為0. 5 Omm的占20 28wt%。電熔鋯剛玉顆粒的成分及其百分含量為=Al2O3為60 SOwt %，&02為20 40wt% ；電熔鋯剛玉顆粒的粒徑分布為粒度為4 2mm的占20 30wt%，粒度為2 Imm的占28 40wt%，粒度為1 0. 5mm的占14 20wt%，粒度為0. 5 Omm的占20 28wt%。單斜氧化鋯微粉的粒度為< 0. Olmm ；氧化鋁微粉的粒度為< 0. 005mm ；氧化鉻綠 細粉的粒度為< 0. 045mm。實施例1一種高熱震Cr2O3-Al2O3IrO2磚及其制備方法。以60 68wt%的電熔鉻鋁鋯顆 粒為骨料，以11 15wt%的單斜氧化鋯微粉、10 15襯％的氧化鋁微粉和7 IOwt %的 氧化鉻綠細粉為基質；外加上述原料2 3襯％的糊精和5 7襯％的磷酸二氫鋁作為結合 劑。按所述Cr2O3-Al2O3^rO2磚各組分的質量百分含量先將單斜氧化鋯微粉、氧化鋁 微粉、氧化鉻綠細粉和糊精混合，預制成混合粉料；再將電熔鉻鋁鋯顆粒在混碾機中干混3 5分鐘，加入磷酸二氫鋁濕混5 7分鐘，然后加入上述預制成的混合粉料，混碾15 30分鐘，困料，壓制成生坯，干燥，最后在空氣中于1450 1550°C條件下燒成。實施例2一種高熱震Cr2O3-Al2O3IrO2磚及其制備方法。以68 76wt%的電熔鉻鋁鋯顆 粒為骨料，以7 1 Iwt %的單斜氧化鋯微粉、6 IOwt %的氧化鋁微粉和10 12wt%的氧 化鉻綠細粉為基質；外加上述原料1 2襯％的糊精和3. 5 5襯％的磷酸二氫鋁作為結合 劑。除燒成溫度為1550 1650°C外，其余同實施例1。實施例3 一種高熱震Cr2O3-Al2O3IrO2磚及其制備方法。以76 85wt%的電熔鉻鋁鋯顆粒 為骨料，以4 Swt %的單斜氧化鋯微粉、4 Swt %的氧化鋁微粉和5 Swt %的氧化鉻綠 細粉為基質；外加上述原料0. 5 1襯％的糊精和2 3. 5wt%的磷酸二氫鋁作為結合劑。除燒成溫度為1650 1750°C外，其余同實施例1。實施例4一種高熱震Cr2O3-Al2O3-^O2磚及其制備方法。除將骨料電熔鉻鋁鋯顆粒換為電熔鋯剛玉顆粒外，其余均同實施例1。實施例5一種高熱震Cr2O3-Al2O3IrO2磚及其制備方法。除將骨料電熔鉻鋁鋯顆粒換為電熔鋯剛玉顆粒外，其余均同實施例2。實施例6一種高熱震Cr2O3-Al2O3IrO2磚及其制備方法。除將骨料電熔鉻鋁鋯顆粒換為電熔鋯剛玉顆粒外，其余均同實施例3。本具體實施方式
采用電熔鉻鋁鋯顆粒或電熔鋯剛玉顆粒中的一種來取代現有高 鉻磚中的電熔氧化鉻顆粒，在使用過程中當溫度急劇變化時，不僅顆粒中的氧化鋯發生馬 氏體相變產生微裂紋來抵抗熱應力的沖擊，提高了骨料自身的熱震穩定性，而且磚在燒制 過程中提高了顆粒與基質的結合強度，在界面處形成了更多的Al2O3-Cr2O3固溶體，提高了 磚的熱震穩定性能，因此延長了其使用壽命。本發明所制備的高熱震Cr2O3-Al2O3-^O2磚不僅強度高，且可提高其熱震穩定性。 現有高鉻磚的熱震穩定性在1100°C下風冷5次后的強度保持率為10 20%，而本實施例 所制備的高熱震Cr2O3-Al2O3IrO2磚在1100°C下風冷5次后的強度保持率為85 95%，延 長了其使用壽命。
權利要求
1.一種高熱震Cr2O3-Al2O3-^O2磚的制備方法，其特征在于以60 85wt%的電熔鉻 鋁鋯顆粒或電熔鋯剛玉顆粒為骨料，以4 15wt %的單斜氧化鋯微粉、4 15wt %的氧化鋁 微粉和5 12wt%的氧化鉻綠細粉為基質；外加上述原料0. 5 3wt%的糊精和2 7wt% 的磷酸二氫鋁作為結合劑；按所述Cr2O3-Al2O3-^O2磚各組分的質量百分含量先將單斜氧化鋯微粉、氧化鋁微 粉、氧化鉻綠細粉和糊精混合，預制成混合粉料；再將所述的骨料在混碾機中干混3 5分 鐘，加入磷酸二氫鋁濕混5 7分鐘，然后加入上述預制成的混合粉料，混碾15 30分鐘， 困料，壓制成生坯，干燥，最后在空氣中于1450 1750°C條件下燒成。
2.根據權利要求1所述的高熱震Cr2O3-Al2O3-^O2磚的制備方法，其特征在于所述的電 熔鉻鋁鋯顆粒的成分及其百分含量為=Cr2O3為60 80Wt%、Al2O3為10 20Wt%和為10 20wt% ；電熔鉻鋁鋯顆粒的粒徑分布為粒度為4 2mm的占20 30wt%，粒度 為2 Imm的占沘 40wt %，粒度為1 0. 5mm的占14 20wt %，粒度為0. 5 Omm的 占 20 28wt%。
3.根據權利要求1所述的高熱震Cr2O3-Al2O3-^O2磚及其制備方法，其特征在于所述的 電熔鋯剛玉顆粒的成分及其百分含量為=Al2O3為60 SOwt%，ZrO2為20 40wt% ；電熔 鋯剛玉顆粒的粒徑分布為粒度為4 2mm的占20 30wt%，粒度為2 Imm的占觀 40wt%，粒度為1 0. 5mm的占14 20wt%，粒度為0. 5 Omm的占20 ^wt%。
4.根據權利要求1所述的高熱震Cr2O3-Al2O3-^O2磚的制備方法，其特征在于所述的單 斜氧化鋯微粉的粒度為< 0. 01mm。
5.根據權利要求1所述的高熱震Cr2O3-Al2O3-^O2磚的制備方法，其特征在于所述的氧 化鋁微粉的粒度為< 0. 005mm。
6.根據權利要求1所述的高熱震Cr2O3-Al2O3-^O2磚的制備方法，其特征在于所述的氧 化鉻綠細粉的粒度為< 0. 045mm。
7.根據權利要求1 6項中任一項所述的高熱震Cr2O3-Al2O3-ZrO2磚的制備方法所制 得的高熱震Cr2O3-Al2O3-^O2磚。
全文摘要
本發明涉及一種高熱震Cr2O3-Al2O3-ZrO2磚及其制備方法。其技術方案是以60～85wt％的電熔鉻鋁鋯顆粒或電熔鋯剛玉顆粒為骨料，以4～15wt％的單斜氧化鋯微粉、4～15wt％的氧化鋁微粉和5～12wt％的氧化鉻綠細粉為基質；外加上述原料0.5～3wt％的糊精和2～7wt％的磷酸二氫鋁作為結合劑。先將單斜氧化鋯微粉、氧化鋁微粉、氧化鉻綠細粉和糊精混合，預制成混合粉料；再將所述的骨料在混碾機中干混3～5分鐘，加入磷酸二氫鋁濕混5～7分鐘，然后加入上述預制成的混合粉料，混碾15～30分鐘，困料，壓制成生坯，干燥，在空氣中于1450～1750℃條件下燒成。所制備的高熱震Cr2O3-Al2O3-ZrO2磚不僅強度高，且可提高其熱震穩定性，延長了使用壽命。
文檔編號C04B35/622GK102079652SQ20101055323
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月22日 優先權日2010年11月22日
發明者呂培中, 李亞偉, 李遠兵, 桑紹柏, 羅明, 羅焰, 趙雷, 金勝利 申請人:武漢科技大學