[发明专利]一种致密的高纯氧化锆耐火制品

说明书

本发明属于耐火材料技术领域，提出一种致密的高纯氧化锆耐火制品。提出的一种致密的高纯氧化锆耐火制品的原料由颗粒、细粉和造粒粉构成；颗粒占整个耐火制品总质量的20%～40%，所述的细粉占整个耐火制品总质量的5%～15%，造粒粉占整个耐火制品总质量的55%～75%；所述的造粒粉中还含有部分外加结合剂，结合剂含量占造粒粉总质量的3%～5%。本发明具有烧成温度低、气孔率低、密度高、力学强度高、抗渣性优良的特点。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种致密的高纯氧化锆耐火制品。

背景技术

氧化锆具有强度大、硬度高、使用温度高（可达2400℃以上）、化学稳定性好、抗酸碱熔渣侵蚀性好等优良性能，是极好的特种氧化物耐火材料。目前，氧化锆质耐火材料主要应用于大型浮法玻璃熔窑的熔化部池壁、池底和连铸系统中的水口、滑板等。

众所周知，大型浮法玻璃窑炉工况环境恶劣，在连续生产过程中，炉衬耐火材料会受到十分严重的物理冲刷和化学侵蚀作用，目前玻璃窑用耐火材料主要是熔铸锆刚玉砖（AZS砖）、熔铸氧化锆砖等;AZS熔铸砖是以工业氧化铝、锆英砂、脱硅锆为主要原料，外加少量Na₂O熔剂，经电弧炉熔化后浇铸成型的耐火材料制品;AZS熔铸砖相组成主要为互相交错的铝锆共晶体、刚玉和斜锆石骨架，玻璃相（即SiO₂和碱性物质）充填于骨架间；原料在电弧炉中熔融，玻璃相主要起到降低AZS熔点的作用；同时，玻璃相可缓解AZS熔铸砖在浇铸冷却时产生的机械应力作用和ZrO₂相变带来的体积变化，避免产生裂纹。通常情况下，AZS熔铸砖中玻璃相含量约为20wt%，其含量直接决定着制品的使用性能；目前广泛使用的熔铸耐火制品具有密度大、气孔率低、抗冲刷、耐侵蚀、可以制备大尺寸制品等优点；但熔铸耐火制品有以下几个缺点：1）熔铸砖原料绝大部分是高熔点物料，熔化温度在2000～2800℃，能源消耗量大、生产成本高；2）熔铸耐火制品通过浇注成型，高温条件下使用的石英砂模、树脂砂模等模具生产工艺复杂且重复使用率低，大大降低了熔铸砖的生产效率；3）熔铸氧化锆砖生产合格率不高；4）熔铸制品在使用过程中会出现玻璃相渗出现象、玻璃相中含有小的氧化锆晶体滴落到熔池中，从而污染玻璃液，导致最终产品产生结石，条纹和节瘤等缺陷。

另外，采用烧结法制备的氧化锆质耐火材料主要作为钢铁冶炼连铸系统中的水口、滑板使用；该类材料主要是以单斜锆、锆英石等为主要锆源；氧化钙、氧化钇等为稳定剂；氧化铝、氧化镁等为添加剂，经混炼、困料、干燥、烧成等工艺制备成主晶相为氧化锆、莫来石、氧化铝等的耐火材料；该材料的烧成温度在1600℃左右，烧成过程收缩率在20%以上，制品中氧化锆含量一般为65%～95%，气孔率普遍在20%左右。由于该类材料气孔率较高易被高温玻璃熔液侵蚀损毁，并不适用于玻璃窑中；此外，该类材料烧成过程中收缩率较高，很难制备成大型块体材料。

发明内容

本发明的目的是提出一种致密的高纯氧化锆耐火制品，通过调控氧化锆原料的化学纯度、粒度、烧结活性，使其能保证烧成过程中氧化锆耐火制品的稳定性，获得具有低气孔、高密度、优良的抗侵蚀性能且生产成本较低的高纯氧化锆耐火制品。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：