专利名称：氧化铬氧化铝耐火材料的制作方法
技术领域：
本发明是 有关于耐火材料，特别是一种含氧化铬的耐火材料。
背景技术：
含氧化铬的耐火材料，例如氧化铬氧化铝砖状物，具有许多优点以用于煤气化熔、 都市垃圾焚化熔及其它应用，其中抵抗侵入及流动熔渣是重要的。一些氧化铬氧化铝耐火 材料包含颜料级氧化铬及氧化铬氧化铝熔粒。颜料级氧化铬及氧化铬氧化铝熔粒一般是混 合，压成形状例如砖状物，然后烘制。根据经验事实，含有高氧化铬含量的氧化铬氧化铝耐 火材料，当其于室温与操作温度量测时具有相对低强度。含氧化铬耐火材料的强度是随着 氧化铬含量于耐火材料中增加而降低。在此观点中，在含有氧化铬成分超过80%重量百分 比(由化学分析量测)的含氧化铬耐火材料强度的减低特别的显著。此种低强度的主要理 由之一在于高含量氧化铬熔粒与粉状颜料级氧化铬之间缺乏黏附。此外，氧化铬氧化铝耐火材料易于在工作期间侵入(渗透)熔渣。渗透区域可改 变及受制于热剥落。因此，较令人期待的情况是增加氧化铬氧化铝耐火材的强度以及降低 这些耐火材料的渗透率以防止熔渣侵入。许多的努力已经完成来提升这些制品的强度以及降低渗透率。为了增强氧化铬氧 化铝熔粒与颜料级氧化铬之间的黏附强度而提高一般的烘制温度，其将因为铬蒸发而无法 提升制品，其发生于温度超过正常烘制温度。调整这些成分的各自的组成部分的颗粒大小 分布(其理论上可以降低渗透率)是困难的，因为颜料级氧化铬仅在少数大小上是商业可 适用的。再者，加压氧化铬氧化铝耐火材料成分至非常高的密度以助于提升物理性质，而高 氧化铬含量的耐火材料对于高形成压力的情况下产生断裂(此现象称为“压力断裂”)是非 常敏感的。因此，本发明提供一含氧化铬耐火材料，其具有比此处所提的公知技术中的含氧 化铬耐火材料更佳的强度、更低的渗透率以及对于熔渣侵入(渗透)更高的抵抗能力。
发明内容
根据本发明的一较佳实施例，其提供一耐火材料成份以形成一含氧化铬砖状物 (块)，其包含大约35 %至95 %重量百分比的含氧化铬熔粒，具有氧化铬含量至少50 %重 量百分比，是由化学分析量测；大约至35%重量百分比的细粉状氧化铬；以及大约5% 至50%重量百分比的含氧化铬烧结颗粒，其具有氧化铬含量至少50%重量百分比，是由化 学分析量测。根据本发明的另一观点，其提供一氧化铬-氧化铝耐火材料，其包含大约35% 至95%重量百分比的氧化铬-氧化铝熔粒，该氧化铬-氧化铝熔粒具有氧化铬(Cr2O3)含 量至少50%重量百分比，是由化学分析量测；大约至35%重量百分比的细粉状氧化铬 (Cr2O3)；以及大约5 %至50 %重量百分比的含氧化铬烧结颗粒，该含氧化铬烧结颗粒具有 氧化铬含量至少50%重量百分比，是由化学分析量测。
根据本发明的又一观点，其提供一耐火材料成分，包含至少50%重量百分比氧化 铬(Cr2O3),是由化学分析量测。此耐火材料成分包括含氧化铬熔粒、粉状铬氧化物及含氧 化铬烧结颗粒。此含氧化铬熔粒及该含氧化铬烧结颗粒包含氧化铬含量至少50%重量百分 比，是由化学分析量测。根据本发明的再一观点，其提供一耐火材料成分，包括大约至35%重量百分 比的细粉状铬氧化物；以及一混合物，包含氧化铬烧结颗粒及氧化铬熔粒。此混合物具有 达至50%重量百分比该氧化铬烧结颗粒，其中氧化铬烧结颗粒及氧化铬熔粒包含氧化铬 (Cr2O3)含量至少50%重量百分比，是由化学分析量测。根据本发明的再一观点，其提供一耐火砖的制作方法，其包含底下步骤提供一大 小分级批量的熔化氧化铬-氧化铝，其包括一包含(-4+10)泰勒筛粒子的粗颗粒部分、一包 含(-10+28)泰勒筛粒子的中等颗粒部分以及一包含(-28)泰勒筛粒子的细颗粒部分；加入 一细颗粒铬氧化物至该批量，使得细颗粒部分的百分的10至100包含该细颗粒氧化铬；力口 入烧结氧化铬_氧化铝至该批量，使得大约5%至50%的该氧化铬-氧化铝成分包含该烧 结氧化铬-氧化铝；加入一粘合剂至该批量，以得到一成型的混合物；加压该混合物以形成 一似砖形体；以及烘干及烘制该似砖形体以形成该耐火砖。本发明的优点在于含氧化铬耐火材料具有提升的高温强度。本发明的另一优点在于含氧化铬耐火材料具有低渗透率。本发明的再一优点在于含氧化铬耐火材料具有提升的熔渣渗透的抵抗能力。本发明的又一优点在于一氧化铬_氧化铝耐火材料。本发明的进一步优点在于如上所述的含氧化铬耐火材料包含含氧化铬烧结颗粒。从以下的较佳实施例的叙述及随后的权利要求将使得上述这些及其它优点成为 显而易见。具体实施方法本发明是有关于一种耐火材料氧化铬基成分，特别是一种氧化铬基耐火材料成 分，含有氧化铬(Cr2O3)成分至少50%重量百分比(由化学分析来量测)。在一较佳实施例 中，氧化铬基耐火材料成分包括含氧化铬熔粒、含氧化铬烧结颗粒以及颜料级氧化铬。本文 中所使用，术语“熔粒”(fused grain)指的是一种制品，其取得是由加热一初始材料至其熔 融状态，然后让该材料固化。本文中所使用，术语“烧结颗粒”(sintered grain)指的是一 种制品，其取得是由加压一粉状或其它结块方法以形成集料(aggregate)，并且加热该集料 而无需熔化它以形成黏合物质(coherent mass) 0术语“氧化铬”(chromium oxide)、“氧 化铬”(chromic oxide)以及“氧化铬”(chromia)意谓铬的氧化物，是由化学式Cr203而 取得。术语“细粉状铬氧化物”(finely powdered chromic oxide)及“细粒氧化铬”(fine grain chromic oxide)指的是细颗粒氧化铬，其具有Cr203成分至少85% (由化学分析来 量测)，以及颗粒大小是小于325泰勒筛(mesh Tyler)。根据本发明的耐火材料包括一种含粗级颗粒及细级颗粒的粒子大小分布。细级颗 粒定义耐火材料的基质(matrix)，而粗级颗粒定义耐火材料的非常密实、低孔隙度部分。耐火材料的粗级部分包括含氧化铬熔粒，也可能包括含氧化铬烧结颗粒。耐火材 料的细级部分包括细粉状铬氧化物及含氧化铬烧结颗粒，也可能包括细的含氧化铬熔粒。 另一种方式表示，根据本发明的耐火材料一般系包括由含氧化铬熔粒形成的粗微粒，也可能包括含氧化铬烧结的 微粒，及细颗粒的基质包括细颗粒氧化铬(Cr2O3)及含氧 化铬烧结颗粒的细微粒。细微粒也可能包括含氧化铬熔粒的细微粒。耐火材料也可以考虑包括中等大小的熔粒及烧结颗粒以利于颗粒的密集填充。根据本发明，耐火材料包括大约35%至95%重量百分比的含氧化铬熔粒，其具有 氧化铬含量至少50%重量百分比(由化学分析量测)，大约至35%重量百分比的细 颗粒氧化铬，及大约5 %至50 %重量百分比的含氧化铬烧结颗粒，其具有氧化铬含量至少 50%重量百分比(由化学分析量测)。根据本发明的耐火材料发现许多优点以使用于形成砖状物(块)，而使用于液态 熔渣环境。为了形成致密砖块，形成耐火材料的粗部分的含氧化铬熔粒最好具有不同粒径 (粒子大小)，其为4泰勒筛或更细。含氧化铬烧结颗粒也具有粒子为4泰勒筛或更细。细 颗粒氧化铬最佳为颜料级氧化铬具有粒子大小小于325泰勒筛。本文中所使用，术语“含氧化铬颗粒”(chromia-containing grain)是指耐火材料 颗粒，主要包括氧化铬(Cr2O3)及氧化铝(Cr2O3),典型地是指氧化铬-氧化铝颗粒。耐火材 料颗粒的至少50%重量百分比包括氧化铬(Cr2O3),由化学分析来量测。更佳的是，本发明 的含氧化铬颗粒具有氧化铬(Cr2O3)含量大约75%至约95%重量百分比，由化学分析来量 测。含氧化铬颗粒与此处所述的耐火材料成分可以考虑包括其它耐火材料，例如包含 但不限定于氧化镁(MgO)、二氧化硅(SiO2)、二氧化钛(TiO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、氧化锆 (&02)、氧化钙(CaO)、氧化锰(MnO)、五氧化二钒(V2O5)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)及五 氧化二磷(P2O5),但其在数量少很多。耐火砖的制造方法包括形成一大小分级分批(批量)的熔化的氧化铬_氧化铝， 其包括一包含(-4+10)泰勒筛粒子的粗颗粒部分、一包含(-10+28)泰勒筛粒子的中等颗粒 部分以及一包含(-28)泰勒筛粒子的细颗粒部分。细粉状铬氧化物加入至批量。较佳的是， 细颗粒部分的百分的10至100包含细颗粒氧化铬。烧结氧化铬_氧化铝加入至批量，使得 大约5%至50%的氧化铬-氧化铝成分包含烧结氧化铬_氧化铝。粘合剂加入至批量，并 且批量混合以得到一成型的混合物。此混合物利用传统已知的技术加压入一似砖形体。此 似砖形体烘干及烘制以形成砖块。本发明接下来连同底下的例子进一步叙述，这些例子的提出仅用于说明的用。这 些例子中所提到的所有筛大小是参考相关的泰勒目筛标准(Tyler Screen Standards)。举 例而言，图例“-4+10筛”意谓粒子大小是小于4泰勒筛而大于10泰勒筛，图例“-28筛”意 谓粒子大小是小于28泰勒筛。一系列的4个砖块批次是由表1中的混合物于相同的成型压力及烘制温度情况下 所制成。然后，这些砖块进行体密度、视孔隙度、视比重及断裂模数的测试。结果也陈述于 表1中。表1显示增量的效果，其中包含大约95%的氧化铬(Cr2O3)及大约5%氧化铝 (Al2O3)的熔粒由烧结颗粒的类似成分取代。当氧化铬-氧化铝熔粒由烧结氧化铬-氧化 铝颗粒取代，将产生渐增的室温断裂模数及孔隙度。二个砖块批次是由表2中的混合物于相同的成型压力及烘制温度情况下所制成。 然后，这些砖块进行体密度、孔隙度、比重、室温断裂模数、渗透率及熔渣渗透的测试。结果也陈述于表2中。表2显示效果，其中包含大约95%的氧化铬(Cr2O3)及大约5%氧化铝(Al2O3)的 20%熔粒由烧结颗粒的类似成分取代。加入烧结颗粒导致室温断裂模数从1690增加至 3240psi。同时，渗透率(于centidarcies量测)从42. 3降低至11. 0。此外，在温度3000 °F 的煤气熔渣测试中，区域渗透随着烧结颗粒的加入而从15.2%降低至10. 1%。降低渗透量 是重要的，因为在工作中渗透区域受制于热冲击或“层裂”(spalling)，其将降低耐火材料 的使用的工作生命期。表 权利要求
1.一种耐火材料成分用于形成一铬砖，其特征在于包含大约35%至95%重量百分比的含氧化铬熔粒，具有氧化铬含量至少50%重量百分比， 是由化学分析量测；大约至35%重量百分比的细颗粒氧化铬；以及大约5%至50%重量百分比的含氧化铬烧结颗粒，其具有氧化铬含量至少50%重量百 分比，是由化学分析量测。
2.如权利要求1所述的耐火材料成分用于形成一铬砖，其特征在于该含氧化铬熔粒及 该含氧化铬烧结颗粒主要包括氧化铬_氧化铝颗粒。
3.如权利要求1所述的耐火材料成分用于形成一铬砖，其特征在于该耐火材料成分包 括至少50%重量百分比氧化铬，是由化学分析来量测。
4.如权利要求1所述的耐火材料成分用于形成一铬砖，其特征在于该含氧化铬熔粒具 有粒子大小范围为4泰勒筛或更细。
5.如权利要求1所述的耐火材料成分用于形成一铬砖，其特征在于该含氧化铬烧结颗 粒具有一粒子大小范围，其中至少80%的烧结颗粒具有粒子大小为小于10泰勒筛。
6.一种氧化铬_氧化铝耐火材料，其特征在于包含大约35 %至95 %重量百分比的氧化铬-氧化铝熔粒，该氧化铬_氧化铝熔粒具有氧化 铬(Cr2O3)含量至少50%重量百分比，是由化学分析量测；大约至35%重量百分比的细颗粒氧化铬(Cr2O3)；以及大约5%至50%重量百分比的含氧化铬烧结颗粒，该含氧化铬烧结颗粒具有氧化铬含 量至少50%重量百分比，是由化学分析量测。
7.如权利要求6所述的氧化铬-氧化铝耐火材料，其特征在于该氧化铬_氧化铝耐火 材料具有氧化铬成分至少75 %重量百分比，是由化学分析来量测。
8.如权利要求6所述的氧化铬-氧化铝耐火材料，其特征在于该氧化铬_氧化铝耐火 材料具有氧化铬成分至少90 %重量百分比，是由化学分析来量测。
9.如权利要求7或8所述的氧化铬-氧化铝耐火材料，其特征在于该氧化铬_氧化铝 熔粒包含具有大小为4泰勒筛或更细的粒子，以及该含氧化铬烧结颗粒包含粒子为4泰勒 筛或更细。
10.一种耐火材料成分，包含至少50%重量百分比氧化铬(Cr2O3),是由化学分析量测， 其特征在于该耐火材料成分包括含氧化铬熔粒、细粉状铬氧化物及含氧化铬烧结颗粒，该 含氧化铬熔粒及该含氧化铬烧结颗粒包含氧化铬含量至少50 %重量百分比，是由化学分析量测。
11.如权利要求10所述的耐火材料成分，其特征在于该耐火材料成分包含至少75%重 量百分比氧化铬(Cr2O3),是由化学分析来量测。
12.如权利要求10所述的耐火材料成分，其特征在于该耐火材料成分包含至少90%重 量百分比氧化铬(Cr2O3),是由化学分析来量测。
13.如权利要求10所述的耐火材料成分，其特征在于该含氧化铬熔粒及该含氧化铬烧 结颗粒主要包括氧化铬_氧化铝颗粒。
14.如权利要求13所述的耐火材料成分，其特征在于该氧化铬-氧化铝熔粒包括该耐 火材料的大约35 %至95 %重量百分比，及该氧化铬-氧化铝烧结颗粒包括该耐火材料的大约5%至50%重量百分比。
15.如权利要求14所述的耐火材料成分，其特征在于该细颗粒氧化铬包括该耐火材料 的大约至35%重量百分比。
16.如权利要求15所述的耐火材料成分，其特征在于该氧化铬-氧化铝烧结颗粒包含 具有大小为小于4泰勒筛的粒子，其中80%的该粒子大小为小于10泰勒筛。
17.—种耐火材料成分，其特征在于包含大约至35%重量百分比的细粉状铬氧化物；以及一混合物，包含氧化铬烧结颗粒及氧化铬熔粒，该混合物具有达至50%重量百分比 该氧化铬烧结颗粒，其中该氧化铬烧结颗粒及该氧化铬熔粒包含氧化铬(Cr2O3)含量至少 50 %重量百分比，是由化学分析量测。
18.—种耐火砖的制作方法，其特征在于包含提供一大小分级批量的熔化氧化铬_氧化铝，其包括一包含-4+10泰勒筛粒子的粗颗 粒部分、一包含-10+28泰勒筛粒子的中等颗粒部分以及一包含-28泰勒筛粒子的细颗粒部 分；加入一细颗粒铬氧化物至该批量，使得细颗粒部分的百分的10至100包含该细颗粒氧 化铬；加入烧结氧化铬_氧化铝至该批量，使得大约5%至50%的该氧化铬-氧化铝成分包 含该烧结氧化铬-氧化铝；加入一粘合剂至该批量，以得到一成型的混合物；加压该混合物以形成一似砖形体；以及烘干及烘制该似砖形体以形成该耐火砖。
全文摘要
本发明提供一种氧化铬氧化铝耐火材料，包含大约35％至95％重量百分比的氧化铬-氧化铝熔粒，该氧化铬-氧化铝熔粒具有氧化铬(Cr2O3)含量至少50％重量百分比，其是由化学分析量测；大约1％至35％重量百分比的细颗粒氧化铬(Cr2O3)；以及大约5％至50％重量百分比的含氧化铬烧结颗粒，该含氧化铬烧结颗粒具有氧化铬含量至少50％重量百分比，其是由化学分析量测。
文档编号C04B35/057GK102105416SQ200980129036
公开日2011年6月22日 申请日期2009年7月13日 优先权日2008年7月22日
发明者大卫·H·普莱尔, 维特·费雪, 霍尔·温寇包尔 申请人:美商哈伯森·沃克耐火砖公司