[发明专利]一种Al2O3-Cr2O3耐火制品及制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于耐火材料领域，主要涉及一种Al₂O₃-Cr₂O₃耐火制品及制备方法。

背景技术

耐火材料是高温领域的关键材料，高温熔渣对耐火材料的化学侵蚀将直接影响耐火材料的实用性。在目前已知的氧化物耐火材料中，三氧化二铬（Cr₂O₃）具有极好的抗熔渣侵蚀性能，是耐侵蚀材料必备的耐火原料。Al₂O₃和Cr₂O₃具有相近的晶格常数，在高温下极易生成连续固溶体Al₂O₃-Cr₂O₃，在Al₂O₃材料中添加少量Cr₂O₃会显著提高材料的抗渣性能，同时第二相的引入也促进了材料的烧结。因此，以含氧化铝原料和含氧化铬原料混合制备的Al₂O₃-Cr₂O₃系列耐火材料具有较高的机械强度和优良的抗化学侵蚀性，是一类高性能的耐火材料。Al₂O₃-Cr₂O₃材料具有优良的抗渣性能和较高的机械强度，而且使用温度可达1800℃，被广泛应用于垃圾熔融炉、熔融还原炼铁炉、炭黑反应炉、有色金属冶炼炉、水煤浆气化炉等与熔渣作用强烈部位。

Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料，由颗粒粒度0.1mm~5mm的电熔氧化铬颗粒、烧结氧化铬颗粒、电熔刚玉颗粒、板状刚玉颗粒、电熔Al₂O₃-Cr₂O₃颗粒、烧结Al₂O₃-Cr₂O₃颗粒等为骨料，由粒度0.043mm~0.1mm电熔或烧结氧化铬细粉、粒度0.043mm~0.1mm电熔或烧结氧化铝细粉、粒度D₅₀为2μm~10μm氧化铬绿微粉、粒度D₅₀为2μm~10μm氧化铝微粉为基质，与有机或无机结合剂混合均匀成半干料后，摩擦压砖机压制成坯体，约1500~1750℃烧制而成。该类材料Al₂O₃-Cr₂O₃总质量百分数≥90%，显气孔率12~20%，常温耐压强度大于80MPa，荷重软化温度达1600℃以上，耐各种类型熔渣侵蚀性良好。

一些Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料采用磷酸或磷酸二氢铝作为结合剂，这些结合剂均为液体，主要作用是使原料中的颗粒与细粉粘接，压制成坯体使使坯体有一定强度。通常状况下，磷酸或磷酸盐溶液作为结合剂加入比例约为3%~5%，这些结合剂含水量高，且高温下部分挥发逸出，因而，作为结合剂的磷酸或磷酸盐最终在在Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料中以P₂O₅计，其质量分数均小于0.5%。

氧化铬挥发性高，且氧离子和铬离子的扩散系数存在较大差异，导致氧化铬材料难于烧结。较低的氧分压下，即通过控制烧成气氛为还原气氛，可促进氧化铬材料的烧结。专利01128362.9公开了采用炭粉埋覆来实现氧化铬材料烧结的方法。尹洪基等（气氛对氧化铬材料烧结的影响.耐火材料, 2010,44(4).）研究表明，较低的氧分压下，氧化铬可在1500℃实现烧结；采用石墨埋炭工艺，无论添加烧结助剂与否，均可使纯氧化铬实现烧结。李光辉等（金属铬粉对致密氧化铬材料烧结性能的影响.耐火材料, 2009,(2).）向纯氧化铬材料中添加0.5%~2%的金属铬粉，局部营造还原气氛，实现了氧化铬材料的烧结。提高氧化铬材料的烧结，有利于提升Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料的致密度和强度，进而提升材料的使用性能和使用寿命。