[发明专利]水煤浆气化炉用镁铝尖晶石-碳化硅耐火材料的制备方法

说明书

本发明属于耐火材料技术领域，公开一种水煤浆气化炉用镁铝尖晶石‑碳化硅耐火材料的制备方法。公开的一种水煤浆气化炉用镁铝尖晶石‑碳化硅耐火材料的制备方法以能够固溶煤渣中FeO的烧结镁铝尖晶石颗粒作为骨料，以SiC粉和Si粉作为基质，将烧结镁铝尖晶石颗粒与聚碳硅烷结合剂混碾6～10分钟，混合均匀的烧结镁铝尖晶石颗粒与结合剂内加入基质，然后混碾25～30分钟，将混合料困料12~24h后压成生坯，最后在埋碳或氮气气氛下烧成得到镁铝尖晶石‑碳化硅耐火材料。本发明显著提高了耐火材料的抗渗透性，降低了煤渣的侵蚀速率；在一定程度上减小了煤渣中FeO对碳化硅的氧化作用；聚碳硅烷原位形成碳化硅结合相提高了材料强度。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，主要涉及一种水煤浆气化炉用镁铝尖晶石-碳化硅耐火材料的制备方法。

背景技术

水煤浆气化技术是目前国内外应用的主流煤气化技术；水煤浆气化炉工作环境苛刻，同时存在高温、高压、还原气体以及侵蚀性熔渣等，要求内衬材料具有高抗侵蚀性和抗热震性；目前所用材料为抗侵蚀性能优异的高铬耐火材料(Cr₂O₃含量80～95%)；但随着煤气化技术的发展以及气化煤种的多样化，现有高铬材料面临着诸多问题：首先，高铬耐火材料在气化炉中由于熔渣的渗透在热震过程中易导致剥落、损毁，其使用寿命为3～24个月，由于材料价格昂贵更换频繁，造成维修成本极高；其次，对于生物质灰渣或碱金属含量高的煤渣，由于其熔点低、粘度小，会加剧高铬材料的渗透，同时碱金属氧化物会与Cr₂O₃发生反应形成低熔物，进一步加剧高铬材料的剥落和损毁；最后，含铬耐火材料存在六价铬的污染，国外许多国家已经明令禁止或限制含铬耐火材料的使用，新型绿色-环境友好耐火材料的开发和应用将是发展趋势。

近些年，国内外相关研究者已经开展了水煤浆气化炉用无铬耐火材料的研发，其中对尖晶石基耐火材料的研究较多；另外，也先后报道了氧化铝基、氧化镁基和碳化硅基耐火材料的相关结果，包括Al₂O₃-CaO、Al₂O₃-SiC-C、MgO-MA、非氧化物结合SiC等体系，但这些材料在煤气化特殊环境下均没有表现出较好的抗煤渣侵蚀性。

尖晶石质耐火材料具有优异的高温强度和高抗侵蚀性，并且该材料已在钢包内衬、水泥窑、玻璃窑炉和黑液气化等领域得到广泛的应用；碳化硅材料同样具有优异的抗煤渣渗透性，作为水冷壁气化炉内衬材料已得到很好的应用。笔者的前期研究结果表明，尖晶石和碳化硅耐火材料在实验室模拟煤气化工作环境下的抗侵蚀和抗渗透性相比其它材料更加优异。因此，将尖晶石和碳化硅复合，制备一种氧化物-非氧化物复合耐火材料，能够发挥两种材料的各自优势，显著提高其抗煤渣侵蚀性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种水煤浆气化炉用镁铝尖晶石-碳化硅耐火材料的制备方法，通过该方法制备的尖晶石-碳化硅耐火材料能够发挥尖晶石和碳化硅各自的优势，制备的耐火材料具有优异的抗煤渣侵蚀性。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：