专利名称：：用于玻璃熔窑的耐火材料组合物的制作方法
技术领域：
：本发明一股涉及特别用于玻璃熔窑的耐火材料组合物。更特别地，本发明涉及用于玻璃熔窑内衬的胶体二氧化硅耐火材料。
背景技术：
：玻璃熔窑是被以耐火材料衬里的器皿，其成型为用以m和保存玻璃的容器。^m操作中，弓l入的制鹏材糾觔n热到约2800。F(1550。C)。制玻璃材料通常包括碎玻璃和批料的混合物。碎玻璃是来自加工工序的粉碎的玻璃。批料包括砂子(二氧化硅)、石灰(石灰石或缩减为氧化转的碳,)、纯碱(氧化钠)，并且有时为如长石、芒硝，和金属氧化物的其他材料。在倒tx序期间,碎玻璃首先熔化以提高向批料的热传递并縮旨化时间。玻璃熔窑包,锅窑、玻璃池、池窑，和类似物。坩锅窑具有柑锅或^结构，典型地用于m较少量的玻璃。自池包括从较小的日槽到较大的连续熔化槽。日槽通常用制玻璃材料填充以过夜m。纖熔化槽是大的熔炉，其中制玻璃材料装在一端，熔化，并流向另一端来移动。玻璃池典型地是由钢架内分离的耐火砖或块建造。这些块固定在一起而不使用砂浆，并典型地以矩形的形状排列以保存熔融玻璃。来自钢结构和外部的块的机槭压力将这些块固定在一起。,池一般具有再^用以预热助燃空气，从而得到较高的火焰，。耐火i央通常受到相当大的来自熔融玻璃和制M材料的装料的磨损。熔融玻璃是高腐蚀性的。耐火块通常由含有氧化铝、氧化锆和二氧化硅(AZS)的复合粘土制成。AZS耐火块由铸造成型的熔化的材料制成，其硬化后再经机械加工。在连续熔化槽中的船七操作基本,不停直到该槽不再可用。在劍七操作期间，耐火i始被深深i帖怖并可能在熔融玻璃腐鹏溶解了耐火材料的地方产生磨损点或部分。典型地，磨损点发展直到耐火材料无法支撑熔融玻璃。磨损点缩短了玻璃池的使用寿命并且经常是不可预知的，从而中断m玻璃的生产。
发明内容在一个方面，本发明提供一种特别用于熔窑的耐火材料组合物。所述耐火材料组合物已被发现可提供优异的，蚀性。该耐火材料组合物包含一个与二氧化硅粘结料混合的第一组成分。第一组成分包含氧化铝和氧化锆。胶体二氧化硅粘结料为第一组成OT重的5wt%至20wt%。该耐火材料组含有10wt%至45wt%的氧化铝，至少35wt%的氧化锆，和至少20%的二氧化硅。在另一个方面，制备用于玻璃熔窑的耐火材料的方,括,含有氧化铝和氧化锆的第一组成分。提供占第一組成干重的5wt%至20wt%的胶体二氧化硅粘结料并与第一组成分混合以形成耐火材料组合物。该耐火材料组，包含10wt%至45wt%的氧化铝，至少35wt%的氧化锆，和至少20%的二氧化硅。将该耐火材料组合物成形于玻璃熔窑的表面。通过下述优选具体实施方案的详细描述，并结合伴随的实施例加以理解，本发明的前述和其他特征与优点将变得明显。参考下述附图和详细描述，可以更好地理解本发明。重点已给出在上面以阐明本发明的原理，在附图中的成分不必要按比例确定。图1描绘了该发明的一个具体实施方式中的具有胶体二氧化硅耐火体系的玻璃池的部，视图。具体实施例方式现将本发明将进一步描述。本发明的不同方面将在下述章节中更详细地说明。除非明确地另有所指，所限定的每一个方面可与任何可其他一个或多个方面组合。任何被指出为,或有利的特征尤其可与銜可其他一个或多个被指出为鹏或有利的特征组合。本发明皿一种特别用于玻璃熔窑的胶体二氧化硅耐火材料组合物。特别地，该胶体二氧化硅耐火材料组合物包含相对高含量的氧化锆，其对高腐蚀性环境,好得惊人的抵抗力。本文公开的耐火组合物也可以用于其他用途，如其他类型的熔炉。图1描绘了具有耐火系统的,熔窑或池100的部，视图。玻璃池100可能具有另外的特征和部件，如熔化和精制、换热器(regenerator)、燃烧器、及其它没有显示出的类似物。M池100具有支撑炉膛(hearth)104和侧壁106的框架102。框架102由钢板和梁制成并可能包含其舰于^^熔窑的材料。侧壁106从炉膛104垂魏伸以形^^器的^e靴和保存鹏。炉膛104具有一个或多个耐火材料的炉膛内衬108。侧壁106也具有一个或多个耐火材料的侧壁内衬。这些内衬可含有相同或不同的耐火材料。池100中使用的耐火材料一般是砖、块，#的构造。戶;f^i央一般包含氧化铝、氧化锆、二氧化硅、其组合或其他对于玻璃熔窑合适的耐火材料。本文描述的胶体二氧化硅耐火材料组，对，t池(tank)100的表面尤其有用。在一个具体实施方式中，玻璃池100具有一个，于炉膛104的磨损部分的补衬(patchlining)l10。磨损部分可能在沿包括炉膛和侧壁的M池内部及熔融玻璃的上方或下方的招可地方。在炉膛104和/或侧壁106上可能有一个或多个补衬。补衬100可包含本文描述的胶体二氧化硅耐火材料。在一个具体实施方式中，耐火材料包含第一组成分与二氧化硅粘结料的混合物。二氧化硅粘结料占第一组成分的干重的约5wt%到约20wt%，,占第一组成分的干重的约6wt%到约12wt%。在一个具体实施方式中，粘结料为胶体二氧化硅粘结料。第一组成他賴化铝(A1A)、氧化锆(ZK)2)、和二氧化硅(Si02)，第一組成分可以是干的或湿的并且也可以包含其他矿物，硬化剂(settingagent)如氧化镁(MgO)，和/或流动改性剂。氧化铝、氧化锆和二氧化硅麟强度和抗腐蚀性。氧化铝可以由高铝集料如片状或白色熔融氧化铝提供。氧化铝也可是活性的烧的。氧化锆可以由锆石粉或含氧化锆材料麟。二氧化硅可以由'鹏l仁氧化硅(fiumedsilica)、莫来石(硅g)、微硅粉，胶体二氧化硅或类似物提供.二氧化硅粘结料将第一组成分保持或结合在一起成为整体形状。在一个具体实施方式中，粘结料为胶体二氧化硅粘结料。胶体二氧化硅粘结料包含在水中的胶体二氧化硅，其中二氧化硅在约15wt^到约70wtX的范围内。在一个具体实施方式中，胶体二氧化硅可具有在约4毫米到约100毫米范围内的平均粒径。第一组成分可能包含约10wt^至约35wt^的氧化铝，约60wtX至约85wt%的锆石，和最多为10wt%的二氧化硅。优选地，第一组成分包含约15wt%至约30wt%的氧化铝，更优选地为约20^%至约25^1%的氧化铝。皿地，第一组成分含约65wt%至约80wt%的锆石(zircon)，更皿地为约70wt%至约80wt^的锆石。雌地，第一会賊他含约lwtX至约5wt^的二氧化硅，更,地为约2wt^的二氧化硅。第一组成分可包含约5wtX至约12wt^的目径(meshsize)为1/4x8的氧化铝，约5wt^至约12wt^的目径为8x14的氧化铝，和约2wt^至约12wt%的目径为14M的氧化铝。在一个具体实施方式中，第一组成他含最多为5wt%的活性氧化铝。第一组成分也可使用其他比例。第一纟M分可能包含其ftM分如约0.1wt%的氧化镁。氧化镁的量可被调节以增加或^>胶体系统耐火材料的凝固时间。第一组成分也可能包含流动改性剂来提高或改变流动性以在凝固之前形自体二氧化硅耐火材料。第一组成分可在加入胶体二氧化硅粘结料之前混合。得到的耐火材料组，包含约10w^至约45wt^的氧化铝，至少约35wt%的氧化锆，和至少约20wt^的二氧化硅。耐火材料组^/可包含约15wt%至约40wtX的氧化铝，约15wt^至约30wtX的氧化铝，或约20wt^至约25wt%的氧化铝。耐火材料组合物可包含约40wtX至约60wt^的氧化锆，约40wt^至约55wt^的氧化锆，或至少约40wt^、45wt^或50wt^的氧化锆。耐火材料组合物可能包含约20wt^至约40wt^的二氧化硅，约25wt^至约35wt%的二氧化硅，或至少约20wt^、25wtQ/。或30wt^的二氧化硅。耐火材料组合物可被铸造为块以随后用于玻璃池中或可直接成形于玻璃池的磨损部分上，如图1中显示的补衬100。耐火材料组合物可^^一种或多种成形方法在磨损部分上成形，如浇铸、泵注、喷浆(shotcreting)(与促凝剂一起无定形泵注)。耐火材料组合物可在侧壁鄉户腔的一个或多^分成形。耐火材料组合物可直接在磨损部分上而无需置换熔窑中的耐火块。实施例为了说明的目的且不作为限制，表1给出了可作为范例的用于胶体二氧化硅耐火体系的第一组成分的类型和比例。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>09这些成分是可购于Mean和其他供应商。对于每一个实施例，第一组成分在与胶体二氧化硅粘结料混合之前先混合在一起。胶体二氧化硅粘结料以占干成分重量的约7wt^至约10wt^的重量百分比提供。混合物硬化形体二氧化硅耐火材料。比较例中得到了含有约75wt^的氧化铝，约11城％的氧化锆，和约14wt^的氧化硅的耐火材料。实施例1和2中的方案得到了含有约25wt%的氧化铝，约47wt^的氧化锆，和约28wt^的二氧化硅的耐火材料。因此,实施例i和2中的耐火材料比比较例中的耐火材料具有明显更高的氧化i^m。为模拟玻璃池中的苛刻的^^牛，对胶体二氧化硅耐火材料进行腐蚀测试以评估其对六偏磷酸钠的抵抗力。制备耐火材料组合物的细圆柱体和笔形体。高温下将指状物MA六偏磷,中。该测縱2000下下进行36小时。在测縱，分析样品以确定耐火材料组合物对苛刻条件的皿力。通过比较例的方案制得的笔形体被完全腐蚀。Mii实施例1和2的方案制得的笔形体对于腐蚀具有惊人的抵抗力并且没有显示出ftj可显著的腐蚀破坏。实施例1中的笔形体却是显示出了一些较小的膨胀和破裂。因此，本文公开的高氧化锆含量的胶体二氧化硅耐火物质在苛刻条件下与^^化锆耐火物质相比显示出优良的,力。对本发明的不同的具体实施方式作了描述和说明。然而，该描述和说明仅是为了举例。其他在本发明范围之内的具体实施方式和执行都是可能的，并且对于那些本领域中的普通技术人员是显而易见的。因此，本发明不局限于描述中的特定细节、代表性的具体实施方式和说明例。相应地，除一瞎必要时本发明不受附随的权利要求及其等同物P艮制。权利要求1.一种耐火材料组合物包含包含氧化铝和氧化锆的第一组成分；和占第一组成分干重5wt％至20wt％的胶体二氧化硅粘结料，其中耐火材料组合物包含10wt％至45wt％的氧化铝，至少35wt％的氧化锆，和至少20wt％的二氧化硅。2.权利要求1中的耐火材料组溯，其中耐火材料组，包含至少40wt%的氧化锆。3.权利要求1中的耐火材料组合物，其中耐火材料组，包含15wt^至40wtX的氧化铝，40wt^至60wt^的氧化锆，和20wt。/^至40wt^的二氧化硅。4.权利要求1中的耐火材料组合物，其中耐火材料组^l包含15wt^至30wt^的氧化铝，40wtX至55wt^的氧化锆，和25wt^至35wt^的I^化娃。5.权利要求1中的耐火材料组，，其中第一组成^&含5wt^至12wt%的目径为1/4x8的氧化铝，5wt^至2w^的目径为8xl4的氧化铝，和2wt%至12wt^的目径为14M的氧化铝。6.权利要求1中的耐火材料组^t/，其中第一乡M分包含10wt^至35wt%的氧化铝，60wt^至85wt^的锆石，和至多10wt^的二氧化硅。7.权利要求1中的耐火材料组^J，其中第一乡賊她含15wt^至30wt%的氧化铝和65wtX至80wt^的锆石。8.权利要求1中的耐火材料组，，其中胶体二氧化硅粘结料占第一组成分千重的6wt^至12wt%d9.权利要求1中的耐火材料组，，进一步包含硬化剂。10.权利要求1中的耐火材料组合物，其中将耐火材料组合物成形于,熔窑的至少一个磨损部分。11.一种耐火材料组合物包含包含10wt^至35wt^的氧化铝和60wt^至85wt^的锆石的第一乡M分；和占第一组成^P重5城％至20wt^的胶体二氧化掛占结料。12.权利要求11中的耐火材料组合物，其中的耐火材料组^l包含10wtX至45wtX的氧化铝，至少35wt^的氧化锆，和至少20wt^的二氧化硅。13.权利要求ll中的耐火材料组合物,其中第一组成^a含15wt^至30wt%的氧化铝和65wt^至80wt^的锆石。14.一种制备用于鹏熔窑的耐火材料的方法，包含-,包^m化铝和氧化锆的第一乡M分，提供占第一组成分干重5wt^至20wt^的胶体二氧化硅粘结料，将第一组成分与胶体二氧化掛占结料混合以形成包含10城％至45wtX的氧化铝，至少35wt^的氧化锆，和至少20wt^的化硅耐火材料；并且将耐火材料组^tl，于熔炉表面。15.权利要求14中的方法，其中耐火材料组合物包含15wt^至40wt^的氧化铝，40wt^至60wt^的氧化锆，和20wt^至40wt^的二氧化硅。16.权利要求14中的方法，其中耐火材料组合物包含15wt^至30wtX的氧化铝，40wt^至55wt^的氧化锆，和25wtX至35wt^的H七硅。17.权利要求14中的方法，其中耐火材料组，包含至少40wt^的氧化锆。18.权利要求14中的方法，其中第一组成^S含10wt^至35wtX的氧化铝，60wt。/6至85wt。/6的锆石，和至多10wt^的zm化硅。19.权利要求14中的方法，其中胶体二氧化硅粘结料占第一组成OT重的6wt^至12wt%。20.权利要求14中的方法，其中耐火材料组合物iiii^自浇铸、泵注和喷浆的方法。全文摘要本申请涉及一种用于玻璃熔窑的耐火材料组合物，具体地涉及一种耐火体系，包含第一组成分和胶体二氧化硅粘结料。第一组成分包含氧化铝和氧化锆。胶体二氧化硅粘结料占第一组成分干重5wt％至20wt％。耐火材料组合物包含10wt％至45wt％的氧化铝，至少35wt％的氧化锆，和至少20wt％的二氧化硅。文档编号C04B35/66GK101362653SQ20081014461公开日2009年2月11日申请日期2008年6月19日优先权日2007年6月19日发明者C·W·老康诺尔斯,M·W·安德森,S·沙申请人:马格涅科/梅特雷尔公司