[发明专利]一种防水化的氧化锆-氧化钙材料及其制备方法

说明书

本发明涉及ZrO₂-CaO材料的防水化工艺研究，属合成材料的技术领域。

ZrO₂-CaO材料是制造功能耐火材料的优质原料，由于CaO本身易吸水而使CaO质材料应用于生产有一定困难。ZrO₂-CaO材料多为人工合成，其合成方法多为电熔法或者热压烧结、或者以大于1650℃以上温度烧结。由于生产成本较高、工艺条件复杂：电熔法需要电熔设备，投资大，能耗高；热压法设备复杂、生产量少；大于1650℃以上温度烧结在空气气氛中，能耗高、不易达到。

本发明目的在于克服以上技术的不足、提供一种烧结温度低，不需保护气氛烧成，性能良好的新型防水化的ZrO₂-CaO材料及其制备方法。

本发明提供的防水化的ZrO₂-CaO材料组成如下：

石灰、二氧化锆、氟化钙、氧化铈、三氧化二铁、二氧化硅、氧化钙·氧化硅、羧甲基纤维素液。

组份按重量百分比：

ZrO₂：60-80％；

CaO：10-38％；

CaF₂：1-5％；

CeO₂：0-3％；

Fe₂O₃：0-2％；

SiO₂：1-8％；

CaO·SiO₂：1-5％；

每百克上述原料添加4-6％的羧甲基纤维素液。

上述材料的组份以如下比例为佳：(重量百分比)

ZrO₂：65-70％；

CaO：20-40％；

CaF₂：2-4％；

CeO₂：2％；

Fe₂O₃：1％；

SiO₂：3-5％；

CaO·SiO₂：2-3％；

每百克上述原料添加5％的羧甲基纤维素液。

本发明的材料是用以下原料合成：

乳化石灰粉、二氧化锆细粉、氟化钙粉、氧化铈粉、三氧化二铁粉、二氧化硅粉、氧化钙·氧化硅固态，羧甲基纤维素液，所有原料均采用工业纯。

本发明制备方法包括如下步骤：

(一)、将活性石灰(CaO≥92％)加适量水乳化，滤去其夹杂，置于110℃的恒温干燥器中将乳化石灰的水分缓慢蒸出至衡重为止。

(二)、将烘干的乳化石灰磨细至320目以下，ZrO₂，CaO·SiO₂，CeO₂，CaF₂，Fe₂O₃，SiO₂，材料其细度也应在320目以下。

(三)、ZrO₂细粉、乳化石灰粉、CaF₂粉、CeO₂粉、Fe₂O₃粉、SiO₂粉、CaO·SiO₂固态按比例称好，放入球磨机共磨混匀，备料。

(四)、将上述粉料在搅拌机中按每百克加入5％的羧甲基纤维素液，常温常压下混料均匀。

(五)、在100MPa压力下，可以压成圆形或其它形状的坯，厚约10～40mm，烘干。

(六)、将烘杆的坯体，置于烧结炉内，以1500～1600℃的温度，中性或氧化气氛烧成，并在炉温降至1100～1400℃范围内急冷(水冷)，可制得晶粒细小而致密的显微组织，常温放置不水化的ZrO₂-CaO材料。

本发明所用设备：烘箱、球磨机、搅拌机、压机、烧结炉。

本发明是以石灰和二氧化锆为主要原料，加入既能促进材料合成、又不降低其使用性能的添加剂，烧结温度低于现有烧结温度，不需保护气氛、工艺简单、适合工业化生产；能耗明显低于其他方法，设备投资少、可与其它破粉碎设备通用，生产过程没有人身及环境危害问题。作为一种在冶金行业一种有发展前景的合成材料，它的需求量越来越大，本发明解决了工业生产ZrO₂-CaO材料的防水化，用它作主要原料制作的冶金连铸用浸入式水口，可消去钢中Al₂O₃夹杂的堵塞现象，提高水口寿命和铸坯质量，为生产厂及使用厂带来巨大的经济效益。

实施例1：