[发明专利]一种水煤浆气化炉用无铬ZrO2-CaO·ZrO2复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种水煤浆气化炉用无铬ZrO₂‑CaO·ZrO₂复合材料的制备方法，属于耐火材料领域，具体步骤如下：(1)将CaO源和ZrO₂源、结合剂在1500‑1750℃保温一定时间下进行烧结，制备出致密度高、晶粒发育完善的CaO·ZrO₂复合材料；(2)将合成的CaO·ZrO₂复合材料破碎成各种不同的粒度，并与不同粒度的ZrO₂按照不同的比例混合，添加适当比例的结合剂，并压制成型，先在120‑250℃下烘干10‑25h，然后在1550℃‑1800℃高温烧结5‑12h。本发明产品具有高致密性、高强度、优异的热震稳定性、抗水化性能、抗煤灰熔渣侵蚀和渗透性能，能够满足水煤浆气化炉的使用；并且性价比高、在生产和使用中不会造成环境污染且可再生利用，是一种环境友好型材料。

技术领域

本发明涉及一种水煤浆气化炉用无铬ZrO₂-CaO·ZrO₂复合材料的制备方法，属于耐火材料领域。

背景技术

随着国内油气资源的日益减少，煤气化工艺越来越多的应用于煤制气、煤制甲醇、煤制化肥、煤制油等化工装置中，而在诸多煤气化工艺中，如水煤浆、粉煤炉，水煤浆气化工艺是目前国内应用最为广泛、也是最为成功的工艺技术。

水煤浆加压气化温度通常为l300℃～1600℃，比煤的灰熔融性温度高，气化压力2.0MPa-8.5MPa，炉内为强还原气氛，同时伴随着固体粒子、液态酸性熔渣和气流的高速冲刷，且在开、停车时，有较大的温度和压力波动。因此，气化炉对耐火材料，尤其是对工作层耐火材料提出了严格的要求，必要具有高的抗熔渣渗透性和侵蚀性、较高的热态强度以提高抗耐冲刷磨损性，同时还要较好的热震稳定性以承受温度、压力的波动等。

Cr₂O₃-Al₂O₃-ZrO₂砖(近90％的Cr₂O₃)具有优良的抗渣侵蚀性能、高温性能、抗冲刷性能、抗热震性和抗热剥落性能，目前是国内水煤浆加压气化炉使用工作层的主要选材，但存在较大的弊端：原料成本高；Cr₂O₃的高挥发性使其难以烧结致密化；添加单斜ZrO₂很好地提高了高铬砖的抗热震性，但是目前高铬砖的抗热震性仍然较差，在使用中经常出现剥落、开裂等现象，在很大程度上影响了气化炉的使用；由于高铬砖中的Cr₂O₃在一定条件下会被氧化成有毒的CrO₃，污染环境。

发明内容

本发明旨在制备出一种水煤浆气化炉用无铬ZrO₂-CaO·ZrO₂复合材料，具有高致密性、高强度、优异的热震稳定性、抗水化性能、抗煤灰熔渣侵蚀和渗透性能，能够满足水煤浆气化炉的使用。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

(1)将CaO源和ZrO₂源、结合剂在1500-1750℃保温一定时间下进行烧结，制备出致密度高、晶粒发育完善的CaO·ZrO₂复合材料；

(2)将合成的CaO·ZrO₂复合材料破碎成各种不同的粒度，并与不同粒度的ZrO₂按照不同的比例混合，添加适当比例的结合剂，并压制成型，先在120-250℃下烘干10-25h，然后在1550℃-1800℃高温烧结5-12h。