一种铝铬硅质耐火材料的制作方法
【专利摘要】本发明属于耐火材料【技术领域】，具体涉及一种铝铬硅质耐火材料，以电熔白刚玉颗粒和红柱石颗粒为骨料，添加电熔白刚玉细粉、α-Al2O3粉、工业氧化铬绿、黏土细粉、或氧化铬细粉、或SiO2微粉、或石英细粉、或熔融石英粉做基质，以无机结合剂或有机结合剂结合，经高温烧制而成。本发明的制品用于工业废液处理炉，用于处理废酸、废碱及其它微粒工业废液，具有耐火度高、抗热震性能优异，抗废酸及废碱侵蚀性能优良等特点。
【专利说明】一种铝铬硅质耐火材料
【技术领域】
[0001]本发明属于耐火材料【技术领域】，具体涉及一种铝铬硅质耐火材料。
【背景技术】
[0002]铝铬硅质耐火材料一般指耐火材料中Al2O3占主要成分(≥ 75%)，余量为Cr2O3和SiO2，具有耐火度高、抗热震性能优异和抗酸液侵蚀性能优良等特征。该类耐火材料用于工业废液处理炉，用于处理废酸、废碱及其它微粒工业废液，符合国家的环保政策。
[0003]铝铬硅质耐火材料的Al2O3主要来自工业氧化铝经电熔、破碎加工所获取的各种粒度电熔白刚玉原料和a -Al2O3粉，来源广泛。而Cr2O3来源比较狭窄，来源自工业氧化铬绿，或由工业氧化铬绿经烧结或电熔制成的细粉，SiO2来自红柱石颗粒，黏土细粉、石英细粉、熔融石英粉或SiO2微粉。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提出一种铝铬硅质耐火材料，有效利用了制品在生产过程中合成莫来石的低膨胀率所带来的优异抗热震性能，结合氧化铬优良抗侵蚀性能，能够有效延长工业废液处理炉的使用寿命。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种铝铬硅质耐火材料，所述铝铬硅质耐火材料的原料组分及质量百分比为:粒度为
0.1~3 mm的电熔白刚玉颗粒40~60%,电熔白刚玉颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm,小于等于2 mm、大于I mm，小于等于1mm、大于0.1 mm筛选分级后，并分别占铝铬硅质耐火材料重量的10~25%、10~25%、5~20% ;粒度为0.1~I _的红柱石颗粒5~25% ;粒度< 0.088 mm的电熔白刚玉细粉5~20% ;粒度< 0.044 mm的a -Al2O3粉5~20% ;粒度< 0.088 mm的氧化铬细粉O~10% ;粒度< 0.044 mm的工业氧化铬绿2~12% ;粒度
<0.044 mm 的黏土 2 ~15% ;粒度< 0.044 mm 的 SiO2 微粉 O ~10% ;粒度< 0.044 mm 的石英细粉O~10% ;粒度< 0.044 mm的熔融石英粉O~10% ;另外加入结合剂，结合剂为上述原料总重量的I~5% ;所述的铝铬硅质耐火材料中Al2O3含量为75~85%，Cr2O3含量为4~10%, SiO2含量为8~15%。
[0006]一种铝铬硅质耐火材料，引入Al2O3的原料主要为电熔白刚玉，其次为C1-Al2O3粉，再次为红柱石颗粒和黏土；电熔白刚玉颗粒和细粉中Al2O3≥98%，Q-Al2O3粉的Al2O3 ≥9％，粒度< 0.044 mm。
[0007]一种铝铬硅质耐火材料，氧化铬细粉的Cr2O3≥95%，粒度< 0.088 mm。
[0008]一种铝铬硅质耐火材料，工业氧化铬绿的Cr2O3≥99%，粒度< 0.044 mm。
[0009]一种铝铬硅质耐火材料，引入SiO2的原料主要为红柱石颗粒，其次为黏土细粉，SiO2微粉或石英细粉或熔融石英粉；红柱石颗粒的Al2O3 ≥58%，粒度1~0.1 mm ;黏土细粉的粒度< 0.044 mm,扣除灼减后黏土细粉的的Al2O3 35~48%，Al203+Si02≥96% ；Si02微粉的SiO2≥90%,粒度< 0.044 mm ;石英细粉的SiO2≥98%,粒度< 0.044 mm ;熔融石英细粉的 SiO2 ≥98%，粒度< 0.044 _。
[0010]一种铝铬硅质耐火材料，其特征在于:引入粒度< 0.088 mm的电熔白刚玉细粉、a -Al2O3粉、氧化铬细粉、工业氧化铬绿、黏土细粉、或SiO2微粉、或石英细粉、或熔融石英粉在制备时进行30~60分钟的预混合。
[0011]一种铝铬硅质耐火材料，原料组分及质量百分比的优选为:
粒度为0.1~3 mm的电熔白刚玉颗粒40~55%,电熔白刚玉颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm,小于等于2 mm、大于I mm,小于等于1mm、大于0.1 mm筛选分级，并分别占招铬娃质耐火材料重量的15~20%、20~25%、5~15%，粒度为0.1~I mm的红柱石颗粒10~25% ；
<0.088 mm的电熔白刚玉细粉5~15% ;
<0.044 mm 的 a -Al2O3 粉 5 ~15% ;
<0.088 mm的氧化铬细粉O~5% ;
<0.044 mm的工业氧化铬绿2~10% ；
<0.044謹的黏土细粉4~15% ;
<0.044 mm 的 SiO2 微粉 O ~5% ;
<0.044 mm的石英细粉O~5% ;
<0.044 mm的熔融石英粉O~5% ;
另外加入结合剂，结合剂的加入量为铝铬硅质耐火材料原料总重量的I~5%。
[0012]一种铝铬硅质耐火材料，所述的结合剂为无机结合剂或有机结合剂。
[0013]一种铝铬硅质耐火材料，所述的无机结合剂可为磷酸盐、磷酸二氢铝、磷酸中的一种，或其中两种、三种的组合溶液；所述的有机结合剂可为糊精、葡萄糖、木质素磺酸钙中的一种，或其中两种、三种的组合溶液。
[0014]一种铝铬硅质耐火材料的制备方法，将电熔白刚玉细粉、C1-Al2O3粉、工业氧化铬绿、黏土细粉、或氧化铬细粉、或SiO2微粉、或石英细粉、或熔融石英粉放置在混料设备进行混合，均匀混合后的料称作混合粉，用作基质；在电熔白刚玉颗粒和红柱石颗粒中加入无机结合剂或有机结合剂，充分搅拌均匀润湿后；再加入混合粉，混合均匀；采用机压方式制备各种所需尺寸的定型制品，经100~110°C干燥24~36小时后于1550~1700°C保温6~10小时烧成。获得的招铬娃质耐火材料的显气孔率低于16%,体积密度大于3.0 g/cm3,常温耐压强度大于80 MPa，荷重软化温度大于1700 °C，尤其抗热震性[1100°C X水冷]至少在40次以上，具有优异的抗热震性能。
[0015]本发明具有以下明显特点和优势:
(1)利用红柱石颗粒高温分解所形成的莫来石及其析出氧化硅与氧化铝所合成的莫来石，黏土分解所形成的一次及二次莫来石，石英，SiO2微粉，熔融石英所合成的莫来石，上述莫来石具有热膨胀系数低，从而有效改善了制品抗热震性能，适应了工业炉温度波动和工艺操作需要；
(2)所引入的Cr2O3分布在制品的莫来石相内或存在于玻璃相，有效提高制品在使用过程中的抗侵蚀性能，延长了工业炉的使用寿命；
(3)本发明所述的铝铬硅质耐火材料，充分利用了氧化铬优异的抗侵蚀性能和莫来石低膨胀系数所带来的优良抗热震性能，并将其有效统一在起来。[0016]因此，与传统铝铬质耐火材料相比，本发明所获得的铝铬硅质耐火材料的显气孔率低于16%，低于传统铝铬质耐火材料的显气孔率16~19%，因而具有优良的抗侵蚀性能；其抗热震性[1100°C X水冷]至少在40次以上，显著高于传统铝铬质耐火材料的20次左右，具有优异的抗热震性能。与传统刚玉莫来石耐火材料相比，本发明所获得的铝铬硅质耐火材料含量一定数量的氧化铬，具有优良的抗侵蚀性，同时其荷重软化温度> 1700°C，也高于传统刚玉莫来石的荷重软化温度，具有使用温度高的特征。
【具体实施方式】
[0017]本发明根据不连续尺寸颗粒的堆积和连续尺寸颗粒的分布与堆积对颗粒进行最佳匹配，充分结合氧化铬优异的抗侵蚀性能和莫来石优良的抗热震性能。添加C1-Al2O3粉、工业氧化铬绿或氧化铬细粉、黏土细粉或SiO2微粉或石英细粉或熔融石英粉、电熔白刚玉细粉及颗粒和红柱石颗粒，无机或有机结合剂，生产出优质铝铬硅质耐火材料。在以下实施方式中，电熔白刚玉的Al2O3 ^ 98%,电熔白刚玉细粉的粒度< 0.088 mm ;红柱石颗粒的粒度I~0.1 mm, Al2O3≥58% ； a -Al2O3粉的粒度< 0.044 mm, Al2O3≥99% ;工业氧化铬绿的粒度< 0.044 mm, Cr2O3≥99% ;氧化铬细粉的粒度< 0.088 mm, Cr2O3≥95% ;黏土细粉的粒度< 0.044 mm,扣除灼减后的 Al2O3 35 ~48%，Al203+Si02 ≥ 96% ；Si02 微粉的粒度< 0.044mm, SiO2 ^ 90% ;石英细粉的粒度< 0.044 mm, SiO2 ^ 98% ;熔融石英粉的粒度< 0.044 mm,SiO2 ≥ 98%ο
[0018]实施例1:一种铝铬硅质耐火材料，铝铬硅质耐火材料的原料组分及质量百分比为:粒度为0.1~3 mm的电熔白刚玉颗粒40%，粒度为0.1~I mm的红柱石25%，粒度
<0.088 mm的电熔白刚玉细粉15%，a -Al2O3粉5%，工业氧化铬绿10%，粒度< 0.044 mm的黏土细粉5% ;结合剂磷酸二氢铝溶液加入量为上述原料重量3.0%。其中，所述的电熔白刚玉颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm,小于等于2 mm、大于I mm,小于等于1mm、大于0.1 mm进行级配，并分别占铝铬硅质耐火材料重量的15%，20%, 5%。
[0019]先将白刚玉细粉、a -Al2O3粉、工业氧化铬绿和黏土细粉在混料设备进行混合，均匀混合后的混合粉用作基质；在电熔白刚玉颗粒和红柱石颗粒中加入磷酸二氢铝溶液，充分搅拌均匀润湿后；再加入混合粉，混合均匀；采用机压方式制备各种所需尺寸的定型制品，在100~110°C干燥24~36小时，最终在1650°C保温IOh烧成。
[0020]本实施例所获得的铝铬硅质耐火材料的体积密度为3.1~3.2g/cm3,显气孔率为14~15%，常温耐压强度为80~100 MPa，荷重软化温度> 1700°C，抗热震性[1100°C X水冷]为 42 次；化学成分，Al2O3:76.7% ；Cr2O3:9.9% ；Si02:11.6%。
[0021]实施例2:—种铝铬硅质耐火材料，铝铬硅质耐火材料的原料组分及质量百分比为:粒度为0.1~3 mm的电熔白刚玉颗粒50%，粒度为0.1~I mm的红柱石15%，粒度
<0.088 mm的电熔白刚玉细粉5%，a -Al2O3粉15%，粒度< 0.088 mm的氧化铬细粉5%，工业氧化铬绿2%，粒度< 0.044 mm的黏土细粉8% ;结合剂磷酸铝溶液加入量为上述原料重量3.0%。其中，所述的电熔白刚玉颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm,小于等于2 mm、大于Imm,小于等于1mm、大于0.1 mm进行级配，并分别占招铬娃质耐火材料重量的20%, 20%, 10%。
[0022]先将白刚玉细粉、a -Al2O3粉、氧化铬细粉、工业氧化铬绿和黏土细粉在混料设备进行混合，均匀混合后的混合粉用作基质；在电熔白刚玉颗粒和红柱石颗粒中加入磷酸铝溶液，充分搅拌均匀润湿后；再加入混合粉，混合均匀；采用机压方式制备各种所需尺寸的定型制品，在100~110°C干燥24~36小时，最终在1600°C保温IOh烧成。
[0023]本实施例所获得的铝铬硅质耐火材料的体积密度为3.1~3.2g/cm3,显气孔率为14~15%，常温耐压强度为120~150 MPa，荷重软化温度> 1700°C，抗热震性[1100°C X水冷]为 40 次;化学成分，Al2O3:81.5% ；Cr2O3:6.8% ；Si02:9.3%。
[0024]实施例3:—种铝铬硅质耐火材料，铝铬硅质耐火材料的原料组分及质量百分比为:粒度为0.1~3 mm的电熔白刚玉颗粒55%，粒度为0.1~I mm的红柱石10%，粒度
<0.088 mm的电熔白刚玉细粉8%，a -Al2O3粉5%，粒度< 0.088 mm的氧化铬细粉5%，工业氧化铬绿2%，粒度< 0.044 mm的黏土细粉15% ;结合剂磷酸溶液加入量为上述原料重量
5.0%。其中,所述的电熔白刚玉颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm,小于等于2 mm、大于I mm,小于等于1mm、大于0.1 mm进行级配，并分别占铝铬硅质耐火材料重量的20%，20%, 15%。
[0025]先将白刚玉细粉、a -Al2O3粉、氧化铬细粉、工业氧化铬绿和黏土细粉在混料设备进行混合，均匀混合后的混合粉用作基质；在电熔白刚玉颗粒和红柱石颗粒中加入磷酸溶液，充分搅拌均匀润湿后；再加入混合粉，混合均匀；采用机压方式制备各种所需尺寸的定型制品，在100~110°C干燥24~36小时，最终在1550°C保温IOh烧成。
[0026]本实施例所获得的铝铬硅质耐火材料的体积密度为3.0~3.lg/cm3,显气孔率为15~16%，常温耐压强度为120~140 MPa，荷重软化温度> 1700°C，抗热震性[1100°C X水冷]为 50 次;化学成分 ，Al2O3:78.8% ；Cr2O3:6.3% ；Si02:10.3%。
[0027]实施例4:一种铝铬硅质耐火材料，铝铬硅质耐火材料的原料组分及质量百分比为:粒度为0.1~3 mm的电熔白刚玉颗粒50%，粒度为0.1~I mm的红柱石15%，粒度
<0.088 mm的电熔白刚玉细粉11%，a -Al2O3粉8%，粒度< 0.088 mm的氧化铬细粉4%，工业氧化铬绿2%，粒度< 0.044 mm的黏土细粉5%，粒度< 0.044 mm的SiO2微粉5% ;结合剂糊精溶液加入量为上述原料重量1.0%。其中，所述的电熔白刚玉颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm,小于等于2 mm、大于I mm,小于等于1mm、大于0.1 mm进行级配,并分别占招铬娃质耐火材料重量的20%，25%，5%。
[0028]先将白刚玉细粉、a -Al2O3粉、氧化铬细粉、工业氧化铬绿、黏土细粉和SiO2微粉在混料设备进行混合，均匀混合后的混合粉用作基质；在电熔白刚玉颗粒和红柱石颗粒中加入糊精溶液，充分搅拌均匀润湿后；再加入混合粉，混合均匀；采用机压方式制备各种所需尺寸的定型制品，在100~110°C干燥24~36小时，最终在1600°C保温IOh烧成。
[0029]本实施例所获得的铝铬硅质耐火材料的体积密度为3.1~3.2g/cm3,显气孔率为14~15%，常温耐压强度为130~150 MPa，荷重软化温度> 1700°C，抗热震性[1100°C X水冷]为 46 次；化学成分，Al2O3:79.1% ；Cr2O3:5.8% ；Si02:12.7%。
[0030]实施例5:—种铝铬硅质耐火材料，铝铬硅质耐火材料的原料组分及质量百分比为:粒度为0.1~3 mm的电熔白刚玉颗粒50%，粒度为0.1~I mm的红柱石15%，粒度
<0.088 mm的电熔白刚玉细粉11%，a -Al2O3粉8%，粒度< 0.088 mm的氧化铬细粉4%，工业氧化铬绿3%，粒度< 0.044 mm的黏土细粉4%，粒度< 0.044 mm的石英细粉5% ;结合剂木质素磺酸钙溶液加入量为上述原料重量3.0%。其中，所述的电熔白刚玉颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm,小于等于2 mm、大于I mm,小于等于1mm、大于0.1 mm进行级配，并分别占铝铬硅质耐火材料重量的20%，25%，5%。[0031]先将白刚玉细粉、a -Al2O3粉、氧化铬细粉、工业氧化铬绿、黏土细粉和石英细粉在混料设备进行混合，均匀混合后的混合粉用作基质；在电熔白刚玉颗粒和红柱石颗粒中加入木质素磺酸钙溶液，充分搅拌均匀润湿后；再加入混合粉，混合均匀；采用机压方式制备各种所需尺寸的定型制品，在100~110°C干燥24~36小时，最终在1700°C保温IOh烧成。
[0032]本实施例所获得的铝铬硅质耐火材料的体积密度为3.1~3.2g/cm3,显气孔率为14~15%，常温耐压强度为120~140 MPa，荷重软化温度> 1700°C，抗热震性[1100°C X水冷]为 48 次；化学成分，Al2O3:78.8% ；Cr2O3:6.8% ；Si02:12.5%。
[0033]实施例6:—种铝铬硅质耐火材料，铝铬硅质耐火材料的原料组分及质量百分比为:粒度为0.1~3 mm的电熔白刚玉颗粒50%，粒度为0.1~I mm的红柱石15%，粒度
<0.088 mm的电熔白刚玉细粉9%，a -Al2O3粉10%，粒度< 0.088 mm的氧化铬细粉3%，工业氧化铬绿3%，粒度< 0.044 mm的黏土细粉5%，粒度< 0.044 mm的熔融石英粉5% ;结合剂葡萄糖溶液加入量为上述原料重量3.0%。其中，所述的电熔白刚玉颗粒按小于等于3 mm、大于2臟，小于等于2 mm、大于I mm，小于等于1mm、大于0.1 mm进行级配，并分别占铝铬硅质耐火材料重量的20%，25%，5%。
[0034]先将白刚玉细粉、a -Al2O 3粉、氧化铬细粉、工业氧化铬绿、黏土细粉和熔融石英粉在混料设备进行混合，均匀混合后的混合粉用作基质；在电熔白刚玉颗粒和红柱石颗粒中加入葡萄糖溶液，充分搅拌均匀润湿后；再加入混合粉，混合均匀；采用机压方式制备各种所需尺寸的定型制品，在100~110°C干燥24~36小时，最终在1700°C保温IOh烧成。
[0035]本实施例所获得的铝铬硅质耐火材料的体积密度为3.1~3.2g/cm3,显气孔率为14~15%，常温耐压强度为130~150 MPa，荷重软化温度> 1700°C，抗热震性[1100°C X水冷]为 50 次;化学成分，Al2O3:79.5% ；Cr2O3:5.8% ；Si02:12.8%。
【权利要求】
1.一种铝铬硅质耐火材料，其特征在于:原料组分及质量百分比为:粒度为0.1~3 mm的电熔白刚玉颗粒40~60%,电熔白刚玉颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm,小于等于2 mm、大于I mm,小于等于1mm、大于0.1 mm筛选分级,并分别占招铬娃质耐火材料重量的10~25%、10~25%、5~20% ;粒度为0.1~I mm的红柱石颗粒5~25% ;粒度< 0.088 mm的电熔白刚玉细粉5~20% ;粒度< 0.044 mm的a -Al2O3粉5~20% ;粒度< 0.088 mm的氧化铬细粉O~10% ;粒度< 0.044 mm的工业氧化铬绿2~12% ;粒度< 0.044 mm的黏土 2~15% ;粒度< 0.044 mm的SiO2微粉O~10% ;粒度< 0.044 mm的石英细粉O~10% ;粒度<0.044 mm的熔融石英粉O~10% ;另外加入结合剂，结合剂为上述原料总重量的I~5% ；所述的铝铬硅质耐火材料中Al2O3含量为75~85%，Cr2O3含量为4~10%，SiO2含量为8~15% ;获得的铝铬硅质耐火材料的显气孔率低于16%，体积密度大于3.0 g/cm3,常温耐压强度大于80 MPa，荷重软化温度大于1700 °C，尤其抗热震性[1100°C X水冷]至少在40次以上，具有优异的抗热震性能。
2.如权利要求1所述的铝铬硅质耐火材料，其特征在于:原料组分及质量百分比为: 粒度为0.1~3 mm的电熔白刚玉颗粒40~55%,电熔白刚玉颗粒按小于等于3 mm、大于2 mm,小于等于2 mm、大于I mm,小于等于1mm、大于0.1 mm筛选分级，并分别占招铬娃质耐火材料重量的15~20%、20~25%、5~15%，粒度为0.1~I mm的红柱石颗粒10~25% ； <0.088 mm的电熔白刚玉细粉5~15% ;
<0.044 mm 的 a -Al2O3 粉 5 ~15% ; <0.088 mm的氧化铬细粉O~5% ; <0.044 mm的工业氧化铬绿2~10% ； <0.044謹的黏土细粉4~15% ;
<0.044 mm 的 SiO2 微粉 O ~5% ; <0.044 mm的石英细粉O~5% ; <0.044 mm的熔融石英粉O~5% ; 另外加入结合剂，结合剂的加入量为铝铬硅质耐火材料原料总重量的I~5%。
3.如权利要求1或2所述的铝铬硅质耐火材料，其特征在于:红柱石颗粒粒度0.1~Imm, Al2O3 ^ 58%。
4.如权利要求1或2所述的招铬娃质耐火材料,其特征在于:的粒度<0.044 mm,扣除灼减后黏土细粉的Al2O3 35~48%, AlA+SiO2≤96%。
5.如权利要求1或2所述的铝铬硅质耐火材料，其特征在于=SiO2微粉粒度<0.044mm, SiO2 ^ 90% ;石英细粉粒度< 0.044 mm, SiO2 ^ 98% ;溶融石英细粉粒度< 0.044 mm,SiO2 ≥ 98%ο
6.如权利要求1或2所述的铝铬硅质耐火材料，其特征在于:工业氧化铬绿粒度<0.044 mm, Cr2O3 ≥ 99% ;氧化铬细粉粒度< 0.088 mm, Cr2O3 ≥ 95%。
7.如权利要求1或2所述的铝铬硅质耐火材料，其特征在于:引入Al2O3的原料主要为电熔白刚玉，其次为Q-Al2O3粉；电熔白刚玉颗粒和细粉中Al2O3≥98%，Q-Al2O3粉的Al2O3 ，粒度< 0.044 mm。
8.如权利要求1或2所述的铝铬硅质耐火材料，其特征在于:所述的结合剂为无机结合剂或有机结合剂。
9.如权利要求1或8所述的铝铬硅质耐火材料，其特征在于:所述的结合剂为无机结合剂，所述的无机结合剂可为磷酸盐、磷酸二氢铝、磷酸中的一种，或其中的两种、三种的组合；所述的有机结合剂可为糊精、葡萄糖、木质素磺酸钙中的一种，或其中的两种、三种的组合
10.如权利要求1或2所述的铝铬硅质耐火材料，其特征在于:所述铝铬硅质耐火材料是:将粒度< 0.088 mm电熔白刚玉细粉、a -Al2O3粉、工业氧化铬绿、黏土细粉、或氧化铬细粉、或SiO2微粉、或石英细粉、或熔融石英粉在混料设备进行予混合得到的混合粉,作为基质；所述的无机结合剂或有机结合剂加入电熔白刚玉颗粒和红柱石颗粒中，充分搅拌均匀润湿后；再加入混合粉，混合均匀；采用机压方式制备各种所需尺寸的定型制品，经100~110°C干燥24~36 小时后于1550~1700°C保温6~10小时烧成，所得到的。
【文档编号】C04B35/66GK103755361SQ201310705438
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】尹洪基, 吴爱军, 耿可明, 朱德先, 胡飘, 王晗, 石鹏坤, 张永治, 谭清华, 李坚强 申请人:中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司