[发明专利]一种含有稀土氧化物的碳化硅复合耐火制品

说明书

本发明属于耐火材料技术领域，提出一种含有稀土氧化物的碳化硅复合耐火制品。提出的一种含有稀土氧化物的碳化硅复合耐火制品包括骨料、基质；骨料为碳化硅颗粒，基质为镁铝尖晶石细粉或六铝酸钙细粉中的一种和稀土氧化物细粉，稀土氧化物细粉的含量占原料总质量的1%～5%，镁铝尖晶石细粉或六铝酸钙细粉的含量占原料总质量的20%～45%；碳化硅颗粒的含量占原料总质量的50%～75%；骨料、基质与树脂结合剂均匀混合后，压制成生坯，生坯经干燥后高温烧成处理得到以钇铝石榴石或镁基六铝酸为稀土结合相，碳化硅和镁铝尖晶石或六铝酸钙为主要晶相的碳化硅复合耐火制品。本发明具有抗碱性熔渣侵蚀性和抗熔渣渗透性优异的特点。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，主要涉及一种含有稀土氧化物的碳化硅复合耐火制品。

背景技术

我国富煤、贫油、少气的能源格局，决定了我国的能源的发展的方向必须侧重于煤的深加工；现阶段低阶煤（包括褐煤、长焰煤、弱粘煤和不粘煤）在我国煤炭储量及目前煤炭产量中均占50%以上，因此基于经济和环保的双重考虑必须推进低阶煤的清洁高效利用；目前水煤浆气化炉已成为煤气化的主流设备，但是其恶劣的工作环境（高温（1300~1500℃）、高压（2.0～8.7 MPa）、强还原性气氛（主要成分CO和H2））以及煤熔渣（CaO、FeOx、Al2O3、MgO、TiO2、K2O、Na2O等）的侵蚀和高温气体的物理冲刷，对内衬耐火材料的抗侵蚀性能和高温力学强度及稳定性提出较高要求；当前阶段在水煤浆煤气炉中应用最广泛的内衬材料为Cr2O3＞75wt%的Cr2O3-Al2O3-ZrO2体系的纯氧化物砖（高铬砖）；但是铬资源有限且开采成本高、对环境污染大，特别是其在服役过程中会与煤熔渣中某些物质反应生成Cr6+离子，存在潜在的环保危害。

研究表明，选取氧化物与非氧化物制备出的复合耐火材料具有单纯氧化物材料或单纯非氧化物材料所不具备的高温性能，可作为一类潜在的煤气化用环境友好型耐火材料，推动实现水煤浆气化炉耐火材料的无铬化的进展；申请文件CN201711187000.7\CN201711187027.6分别公开了一种碳化硅-六铝酸钙复合的耐火材料和碳化硅-镁铝尖晶石复合耐火材料，二者均是将碳化硅与结合剂混合均匀后加入镁铝尖晶石\六铝酸钙混合压制烧成，但是由于碳化硅的自身烧结性差，2200℃以上的极高温度下才能有一定烧结，六铝酸钙和镁铝尖晶石的高熔点（1830℃，2135℃），因此使得二者的烧结温度必须达到1800℃以上。

为防止碳化硅的氧化，此类复合材料一般在保护性气氛下完成烧结；前期探索发现，碳化硅-六铝酸钙或碳化硅-镁铝尖晶石复合材料即使在还原气氛下烧成，仍需较高温度，当烧成条件为1600℃的埋炭时碳化硅-六铝酸钙或碳化硅-镁铝尖晶石复合材料的常温抗折强度也不足10 MPa，高温抗折更是低于5MPa,较低的力学强度对该材料在使用过程中抵抗熔渣的高速冲蚀极为不利；分析此类复合材料力学强度低的主要原因是因为碳化硅和氧化物成键的方式不同。碳化硅为共价键结合，而六铝酸钙\镁铝尖晶石均为离子键结合的氧化物，这就是二者之间互不润湿，难以形成有效化学结合。

通过以上论述，为推进水煤浆气化炉用耐火材料的无铬化，如何提高提升碳化硅复合材料的强度的同时优化复合材料抗渣性能，并且兼顾该复合材料的高温抗渣侵蚀性和抗熔体冲蚀性，是一项技术难题。

发明内容

本发明的目的是提出一种含有稀土氧化物的碳化硅复合耐火制品，使其能提高提升碳化硅复合材料的强度的同时优化复合材料抗渣性能，并且兼顾该复合材料的高温抗渣侵蚀性和抗熔体冲蚀性。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：