[发明专利]一种低气孔镁铝尖晶石-氧化锆烧结复合耐火材料及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明为一种低气孔镁铝尖晶石-氧化锆烧结复合耐火材料及其生产工艺，涉及一种耐火材料及其生产工艺。

背景技术

镁铝尖晶石(MA)是一种熔点高、抗弱碱性至中性物质侵蚀能力强的物质，其的化学组成为Al₂O₃＝71.8％、MgO＝28.2％。如氧化铝含量过高，将形成富铝镁铝尖晶石(镁铝尖晶石-刚玉复相组织)；如氧化镁含量过高，将形成富镁镁铝尖晶石(镁铝尖晶石-方镁石复相组织)。

在钢铁工业，常常使用富铝镁铝尖晶石原料。因为，含镁铝尖晶石的耐火材料主要依靠MA吸收渣中FeO_x、CaO以降低渣的侵蚀能力，而富铝尖晶石具有更强的吸收渣中FeO_x、CaO，形成FeO·Al₂O₃和CaO·6Al₂O₃的能力。试验表明，在耐火浇注料中添加富铝镁铝尖晶石原料后，该尖晶石吸收渣中Fe₂O₃、CaO能力是化学计量镁铝尖晶石的3-5倍。在水泥工业，常常使用富镁镁铝尖晶石原料。由此，我国标准GB/T26564-2011镁铝尖晶石规定：烧结镁铝尖晶石原料分SMA50、SMA66、SMA76、SMA90几个牌号，其Al₂O₃含量分别为≥48％、≥64％、≥74％和≥89％，即只生产富铝镁铝尖晶石或者富镁镁铝尖晶石，没有化学计量的镁铝尖晶石。类似，电熔镁铝尖晶石(FMA)原料也不同时控制镁铝尖晶石Al₂O₃含量的上下限，也就难以保证原料中MA含量。

目前，我国的玻璃窑广泛采用石油焦为燃料。使用石油焦替代重油后，可以大幅度降低燃料费用，获得显著效益。但是，蓄热室耐火材料的寿命从5-8年缩短到1-3年，又在很大程度上抵消了这一效益。所以，迫切需要开发新一代的玻璃窑蓄热室用耐火材料。镁铝尖晶石是一种用于玻璃窑蓄热室用的候选材料。但是，在一些情况下使用镁铝尖晶石寿命不佳，原因就在于镁铝尖晶石材料中镁铝尖晶石相的纯度。如果石油焦中含有大量的硫，使飞料的(R₂O+CaO)/SO₃摩尔比≤1，剩余的SO₃将侵蚀耐火材料中的方镁石。如果玻璃池窑中的纯碱大量挥发，使飞料的R₂O/SO₃摩尔比≥1，剩余的Na₂O将侵蚀耐火材料中的刚玉相，形成Na₂O·11Al₂O₃，反应伴生的膨胀将使耐火材料更快损坏。所以，关键就是要控制镁铝尖晶石材料中有害物质的含量，特别是刚玉相的含量。

但是，如果制作高纯镁铝尖晶石耐火制品，又会出现另外一个问题：即镁铝尖晶石的熔点高达2135℃，纯镁铝尖晶石材料需要在1800℃左右烧结，材料难烧成、易变形，这就很难制得外形规整而内部结构致密的耐火材料。

发明内容

本发明涉及一种低气孔镁铝尖晶石——氧化锆烧结复合耐火材料及其生产工艺，该材料依靠合成镁铝尖晶石作为骨料，以复合镁铝尖晶石-氧化锆作为基质。在基质中，以合成镁铝尖晶石作为细粒子，以原位尖晶石-氧化锆作用超细粒子。制砖料经高效分散剂分散后，再经高压形成致密砖坯，再经高温烧结形成致密组织。从而，该耐火材料具有很低的显气孔率和良好的耐高温、抗侵蚀、抗热震性能，适合作玻璃窑蓄热室格子体等高耐蚀耐火材料。

本发明提出下述技术措施制造玻璃窑蓄热室用镁铝尖晶石耐火材料：其一，使用成分最近接近化学计量镁铝尖晶石的富镁镁铝尖晶石或纯镁铝尖晶石作原料，以避免带入最有害的刚玉相，并减少方镁石相的含量。其二，制砖时加入少量α-Al₂O₃和MgO微粉，使之烧成中和耐火材料基质中剩余MgO反应，形成原位镁铝尖晶石，以提高致密堆积程度，增强烧结并进一步降低方镁石的含量；其三，制砖时加入少量氧化锆微粉，以降低烧结温度，提高抗侵蚀性和热震稳定性；最后，使用高效减水剂，以有效分散微粉，形成更加致密的结构。

根据上述发明思路，提出下述具体实现措施：

材料的重量百分比配比：