一种适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种一种适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]以往的玻璃窑炉用耐火材料大致分为烧结耐火材料和熔融耐火材料。烧结耐火材料因气孔率一般在10%左右，用于玻璃窑时易发生气泡和骨材脱离，而导致玻璃制品产生气泡、砂粒(骨材脱离后程颗粒状进入玻璃制品而形成的缺陷)等缺陷，所以不能用于玻璃窑的重要部位；一般高氧化锆烧结耐火材料，氧化锆在900°C和1200°C之间发生单斜晶和正方晶的相转变，因此，添加Y203、MgO和CaO等稳定剂，以避免其相转变，将这样含有稳定剂的高氧化锆烧结耐火材料使用在玻璃窑炉上时，稳定剂溶解于玻璃中，稳定氧化锆变化成非稳定氧化锆，相转变继续发生，而导致组织脆弱，发生玻璃内出现砂粒等缺陷，因此，含有稳定剂的高氧化锆系列烧结耐火材料在玻璃窑炉上不能应用。熔融耐火材料是用电炉熔融、充分均化的耐火材料熔液，浇铸于砂型，冷却固化后成为组织致密、结晶发达的耐火制品。氧化锆含量较高的熔融耐火材料，其耐蚀性良好，适合用于玻璃熔融窑中；该类耐火材料大体分为氧化锆含量33?41%的A1203 -Zr02 -Si02系列的熔融耐火材料和氧化锆含量85?95%的高氧化锆系列熔融耐火材料。高氧化锆系列熔融耐火材料具有更好的耐蚀性，对玻璃料液污染性低，近年来在高品质玻璃窑炉中得到了普及应用。但现有高氧化锆系列耐火材料因为含有的玻璃相比电熔锆刚玉(AZS)少，铸造时冷却速度不同，有部分出现气孔率高的年轮状组织的缺点，从该部分有时出现发泡等缺点。该方法，凶原料粒度粗而不能制造出结构致密的高氧化锆烧结耐火材料，与高氧化锆质熔融耐火材料相比在耐玻璃液侵蚀方面还有不足。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，制造出的高氧化锆质烧结耐火材料产品致密度高，耐蚀性强，对玻璃料液的污染性低，适合应用于玻璃窑炉上。
[0004]本发明所述的高氧化锆质耐火材料的制备方法，包括配料、成型和烧成，其特征在于配料重量百分组成为:80-90%以氧化锆质熔融再固化物单晶系列Zr02为主要成分的粉碎物和余量的氧化铝粉末。氧化锆质熔融再固化物是指电熔X950非稳定氧化锆。
[0005]为了保证高氧化锆质耐火材料的特性，氧化锆质熔融再固化物单晶系列Zr02为主要成分的粉碎物的化学重量百分组成控制为:Zr02 85?95%、Si02 5?15%，余量为不可避免的矿物杂质。氧化锆质熔融再固化物单晶系列Zr02为主要成分的粉碎物可自行合成，也可以直接购买，氧化铝粉末有市售产品，直接购买即可。
[0006]将配料混合球磨至物料粒径D50达到5-15um，有利于获得良好的致密性，无龟裂，降低气孔率，在5%以下，增强耐蚀性，降低对玻璃料液的污染性。球磨物料粒径D50控制方式是行业上都知道的粉碎细度表达方式，意思是50%的颗粒粒径在D50数值范围之内。
[0007]球磨采用湿式球磨方式，采用聚酯橡胶球磨内衬，使用氧化锆成分在90%以上的锆质研磨球，研磨介质多采用水，也可以是其它的研磨介质，如酒精等。
[0008]将球磨后的配料进行喷雾干燥获得喷雾粒料，粒径小于0.5mm适宜，根据成型要求，控制干燥水份，常规要求即可，无特殊要求，一般在0.5%以下。然后将粒料填充于橡胶模具中进行等静压成型得半成品，成型压力为150?300MPa。
[0009]将成型后的半成品在110?200°C的温度下烘干，再进行高温烧成。为了避免氧化锆单斜晶和正方晶晶相间转变带来的较大的体积变化造成的不利影响，在晶相转变温度范围内温度变化要控制缓慢一些，烧成制度控制如下:
50 ?1000°C0.3 ?0.5°C/min:
1000 ?120(TC 0.1 ?0.2 V /min:
1200 ?ΙΟΟΟ? 0.8 ?1.(TC/min;
1600 ?120(TC 0.7 ?1.(TC/min:
1200 ?100(TC 0.1 ?0.2°C/min;
1000 ?50°C0.3 ?0.5°C /min。
[0010]将烧成后的产品进行后整理，如切割、研磨等处理后，得成品。
[0011]经反复分析研究和多次试验、检测证明，本发明确定的技术方案能够获得良好性能的烧结耐火材料，组织均匀致密，无裂纹，气孔率低，耐蚀性好，适宜玻璃窑炉使用，不易发生玻璃中的砂粒等缺陷，可提高玻璃生产的合格率和延长玻璃窑炉的使用寿命。本发明制备方法生产的耐火材料产品也可以应用其它适宜的场合和领域。
【具体实施方式】
[0012]下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0013]实施例1
本发明所述的一种适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，按照下列要求进行:
(1)配料所用原料的化学重量百分组成:
高氧化锆质熔融再固化物:Zr0291.5%、Si02 6.7%、A12 03 0.95%、Na20 0.75%。(a_Al203)氧化铝粉末:A1203 98.60%、Na20 L 40%。
[0014](2)球磨:将原料按照93%以氧化锆质熔融再固化物单晶系列Zr02为主要成分的粉碎物和余量的氧化铝粉末进行配料，将配料放入超微细湿式球磨机中进行搅拌混合粉碎，粉碎粒度控制D50达到3.0um。
[0015](3)造粒:将湿式球磨得到的泥浆通过喷雾造粒机进行脱水造粒，造粒料粒径控制小于0.4mm,造粒后的粒料水粉控制为0.4%。
[0016](4)等静压成型:把造粒料填充到橡胶模具中进行等静压成型制成半成品，成型压力为220MPa。
[0017](5)烘干:将半成品在110?150°C的干燥炉中烘干。
[0018](6)烧成制度为:
50 ?1000°C0.35°C /min:
1000 ?1200°C 0.rC/min: 1200 ?1000°C 1.0°C /min;
1600 ?1200°C 1.0°C /min:
1200 ?1000°C 0.2°C /min;
1000 ?50°C0.3°C /min。
[0019](7)后整理:将烧成后的制品进行切割、研磨制得成品。
[0020]实施例2
本发明所述的一种适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，按照下列要求进行:
(1)配料所用原料的化学重量百分组成:
高氧化锆质熔融再固化物:Zr0291.2%、Si02 6.8%、Al2 03 0.94%、Na20 0.5%。(a -A1203)氧化铝粉末:A1203 98.70%、Na20 0.92%。
[0021](2)球磨:将原料按照90%以氧化锆质熔融再固化物单晶系列Zr02为主要成分的粉碎物和余量的氧化铝粉末进行配料，将配料放入超微细湿式球磨机中进行搅拌混合粉碎，粉碎粒度控制D50达到7.8um。
[0022](3)造粒:将湿式球磨得到的泥浆通过喷雾造粒机进行脱水造粒，造粒料粒径控制小于0.35mm，造粒后的粒料水粉控制为0.5%。
[0023](4)等静压成型:把造粒料填充到橡胶模具中进行等静压成型制成半成品，成型压力为200MPa。
[0024](5)烘干:将半成品在140?170°C的干燥炉中烘干。
[0025](6)烧成制度为:
50 ?1000°C0.4°C /min:
1000 ?1200°C 0.15°C /min:
1200 ?1000°C 0.85°C /min;
1600 ?1200°C 0.9°C /min:
1200 ?1000°C 0.13°C /min;
1000 ?50°C0.42°C /min。
[0026](7)后整理:将烧成后的制品进行切割、研磨制得成品。
[0027]实施例3
本发明所述的一种适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，按照下列要求进行:
(1)配料所用原料的化学重量百分组成:
高氧化锆质熔融再固化物:Zr0289.8%、Si08.4%、A1203 0.95%、Na20 0.4%。(a - A1203)氧化铝粉末:A1203 98.35%、Na20 1.32%。
[0028](2)球磨:将原料按照87%以氧化锆质熔融再固化物单晶系列Zr02为主要成分的粉碎物和余量的氧化铝粉末进行配料，将配料放入超微细湿式球磨机中进行搅拌混合粉碎，粉碎粒度控制D50达到5um。
[0029](3)造粒:将湿式球磨得到的泥浆通过喷雾造粒机进行脱水造粒，造粒料粒径控制小于0.3mm，造粒后的粒料水粉控制为0.35%。
[0030](4)等静压成型:把造粒料填充到橡胶模具中进行等静压成型制成半成品，成型压力为ISOMPa。
[0031](5)烘干:将半成品在130?190°C的干燥炉中烘干。
[0032](6)烧成制度为:
50 ?1000°C0.5°C /min:
1000 ?1200°C 0.2°C /min:
1200 ?1000°C 0.75°C /min;
1600 ?1200°C 0.92°C /min:
1200 ?1000°C 0.13°C /min;
1000 ?50°C0.42°C /min。
[0033](7)后整理:将烧成后的制品进行切割、研磨制得成品。
【主权项】
1.一种适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，包括配料、成型和烧成，其特征在于配料重量百分组成为:80-90%以氧化锆质熔融再固化物单晶系列Zr02为主要成分的粉碎物和余量的氧化铝粉末。2.根据权利要求1所述的适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，其特征在于氧化锆质熔融再固化物单晶系列Zr02为主要成分的粉碎物的重量百分组成为:Zr02 85?95%、Si02 5 ?15%ο3.根据权利要求1所述的适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，其特征在于将配料混合球磨至粒径D50达到5_15um。4.根据权利要求3所述的适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，其特征在于成型后的耐火材料的烧成制度为: 50 ?1000°C 0.3 ?0.5°C/min: 1000 ?120(TC 0.1 ?0.2 V /min: 1200 ?ΙΟΟΟ? 0.8 ?1.(TC/min; 1600 ?120(TC 0.7 ?1.(TC/min: 1200 ?100(TC 0.1 ?0.2°C/min; 1000 ?50°C 0.3 ?0.5°C /min。5.根据权利要求4所述的适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，其特征在于成型方法采用等静压成型方法。6.根据权利要求5所述的适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，其特征在于等静压成型所用粉料为配料球磨后的喷雾干燥粒料。7.根据权利要求6所述的适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，其特征在于喷雾干燥粒料的粒径小于0.8_。8.根据权利要求7所述的适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，其特征在于等静压成型的成型压力为150?300MPa。
【专利摘要】本发明涉及一种适宜玻璃窑炉使用的耐火材料及其制备方法，包括配料、成型和烧成，其配料重量百分组成为：80-90%以氧化锆质熔融再固化物单晶系列ZrO2为主要成分的粉碎物和余量的氧化铝粉末，配料混合球磨至粒径D50达到5-15um，喷雾干燥造粒，采用等静压成型方法，在氧化锆单斜晶和正方晶晶相间转变温度范围内温度变化速度严格缓慢控制。本发明确定的技术方案能够获得良好性能的烧结耐火材料，组织均匀致密，无裂纹，气孔率低，耐蚀性好，适宜玻璃窑炉使用，不易发生玻璃中的砂粒等缺陷，可提高玻璃生产的合格率和延长玻璃窑炉的使用寿命。
【IPC分类】C03B5/43, C04B35/66
【公开号】CN105347813
【申请号】CN201410412505
【发明人】张磊
【申请人】青岛炜烨锻压机械有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2014年8月21日