[发明专利]经处理的耐火材料及制备方法

说明书

本申请为2007年3月7日提交的合法相关申请美国非临时专利申请11/683,260的部分继续申请并要求其权益，所述申请全文通过引用结合到本文中。

背景技术

在成渣气化炉中，固体原料，如煤或焦炭，在约1300至1600℃部分氧化，产生一氧化碳、二氧化碳、氢和水的混合物(通常称为“合成气”)。煤一般可包含最多约5至25％重量无机矿物，这些无机矿物结合形成含氧化硅、氧化铝、氧化钙和氧化铁的低粘度熔渣。

气化炉壁衬有耐火材料，所述耐火材料通常由形成砖并且经烧结的氧化铬(Cr₂O₃)颗粒或Cr₂O₃和氧化铝颗粒的混合物制成。耐火材料具有连通的孔结构，并且有很多孔(例如，最多20％体积孔隙率)。在炉渣沿着气化炉壁流动时，它会渗入耐火材料的孔中。此渗入通过颗粒解散、颗粒钻蚀和宏观裂缝的组合导致耐火性下降。

减少液体炉渣渗透的改良处理耐火材料和处理耐火材料的改良方法合乎需要。

发明内容

在一个实施方案中，经处理的耐火材料包含具有许多孔的耐火材料，其中耐火材料包括氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化铬、氧化锆、氧化钛、氧化钙、耐火土、碳化硅、钨、富铝红柱石、白云石、菱镁矿、氧化铝镁、铬铁矿、磁铁矿或包含至少一种前述材料的组合；和处于耐火材料的许多孔内的保护性材料，其中保护性材料选自氧化铝、氧化铬、二氧化硅、稀土金属氧化物、稀土金属锆酸盐、氧化钛、富铝红柱石、氧化锆、硅酸锆、氧化钇、氧化镁、氧化铁及其混合物。

在另一个实施方案中，一种制品包括经处理的耐火材料，并且可以为预成形结构、整块料(monolith)或其组合。

在另一个实施方案中，一种制备经处理的耐火体的方法包括将保护性材料加到包含耐火材料的现有耐火体，其中耐火材料包括氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化铬、氧化锆、氧化钛、氧化钙、耐火土、碳化硅、钨、富铝红柱石、白云石、菱镁矿、氧化铝镁、铬铁矿、磁铁矿或包含至少一种前述材料的组合，并且保护性材料选自氧化铝、氧化铬、二氧化硅、稀土金属氧化物、稀土金属锆酸盐、氧化钛、富铝红柱石、氧化锆、硅酸锆、氧化钇、氧化镁、氧化铁及其混合物。

在另一个实施方案中，一种制备耐火材料的方法包括将耐火材料与保护性材料和/或保护性材料的前体混合，其中耐火材料包括氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化铬、氧化锆、氧化钛、氧化钙、耐火土、碳化硅、钨、富铝红柱石、白云石、菱镁矿、氧化铝镁、铬铁矿、磁铁矿或包含至少一种前述材料的组合；并且烧结混合物，其中保护性材料的前体材料和/或前体为单质形式或化合物形式，并包含在耐火材料中不包含的选自硅、稀土元素、锆、钛、钇、镁、铁及其混合物的元素。

这些不同的实施方案相对廉价，对耐火材料提供保护以免炉渣渗透，并延长耐火材料的使用期限。

附图说明

图1显示实施例1中所述未处理砖和经处理砖的炉渣渗透的XRF Si图。

图2显示实施例1中所述未处理砖和经处理砖的炉渣渗透的XRF Fe图。

图3显示实施例2-5中所述未处理砖和经处理砖的炉渣渗透的XRF Si图。

图4显示实施例6中所述未处理砖和经处理砖的横截面图。

具体实施方式

本文描述耐火材料，更具体地讲，描述包含保护性材料的经处理耐火材料，保护性材料构造成使炉渣渗透减少到最低限度。在一个实施方案中，经处理的耐火体包含具有许多孔的耐火材料和处于耐火材料的许多孔内的保护性材料。本文所用“耐火材料”一般指任何用于高温(例如高于500℃)系统(如成渣气化)的适合材料。示例性耐火材料具有使它们稳定并且能够作为暴露于高温的系统的结构或元件保持强度的化学和物理特性。因此，所述耐火材料耐热冲击，在炉渣和工艺环境中化学稳定，耐磨，具有高温强度和适用于高温系统的导热性以及热膨胀系数。耐火材料还为多孔性，并且具有包含开孔和封闭孔的连通孔结构。孔可以为约1微米(μm)至约200微米孔径。在一个示例性实施方案中，耐火材料可包括适用于气化炉衬里的任何类型材料。示例性耐火材料包括但不限于氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化铬、氧化锆、氧化钛、氧化钙、耐火土、碳化硅、钨、富铝红柱石、白云石、菱镁矿、尖晶石(氧化铝镁)、铬铁矿、磁铁矿或包含至少一种前述材料的组合。