一种高铬砖的制备方法 【技术领域】
本发明属于耐火材料领域，主要涉及一种高铬砖的制备方法，这种高铬砖是煤气化装置用耐火材料的重要组成部分。
背景技术
水煤浆加压气化炉是目前国内最为常用的煤气化装置。水煤浆气化炉工作温度通常1500℃左右、炉内气压5MPa左右、强还原气氛、液态酸性熔渣，同时伴随着气、液、固体的高速冲刷和气压的波动，这一苛刻条件对耐火材料提出了极高的要求。高铬砖具有较高的高温强度，优异的耐酸性煤渣渗透性能，是水煤浆气化炉的关键内衬材料。
现有高铬砖，以烧结或电熔氧化铬颗粒或铬刚玉颗粒为骨料，以氧化铬绿电熔、氧化铬细粉、Al2O3粉、m-ZrO2粉的混合粉为基质，添加结合剂，在摩擦压砖机上成型，在高温窑中经1600～1800℃烧成。在高铬砖制备过程中，高铬砖m-ZrO2发生晶相转变，产生体积变化，在基质中产生微裂纹，在高铬砖使用过程中起到抵抗热冲击的作用，使得这种高铬砖具有良好的抗热震性。但是，由于m-ZrO2优良的化学稳定性，难以与高铬砖中其它物质发生化学反应形成连续的固溶体，使得m-ZrO2独立的存在于铝铬固溶体之外。在高铬砖使用过程中，温度上升，m-ZrO2体积缩小，在周围产生缝隙，使得煤渣在这些缝隙中富集，同时，随着煤渣向高铬砖内部的渗透，m-ZrO2随着煤渣向高铬砖内部迁移，在工作面造成孔洞，加剧了煤渣的渗透，降低了高铬砖的抗渗透性，影响气化炉整体使用寿命。
【发明内容】
本发明的目的即是提出一种高铬砖制备方法，以克服现有高铬砖所存在的上述缺陷。
本发明的具体技术方案是：一种高铬砖的制备方法，这种高铬砖是水煤浆气化炉的关键内衬材料，该高铬砖以电熔氧化铬颗粒、烧结氧化铬颗粒、铬刚玉颗粒中的一种、两种或三种为骨料，骨料所占的质量分数为55％～80％，基质所占质量分数为20％～45％，基质中含有氧化铬绿、氧化铬细粉、Al2O3粉、氧化镁稳定的氧化锆粉；所述氧化镁稳定的氧化锆粉其质量分数占所有组分质量的1％～10％；将骨料在强制混碾机中加入结合剂后混合均匀，再向其中加入基质混合均匀后，经困料，压制成生坯，干燥，1600～1800℃烧成；高铬砖坯体在烧制过程中当温度超过1400℃，氧化镁从氧化锆中脱溶出来，形成m-ZrO2，使高铬砖具有良好的抗热震性；同时，氧化镁与m-ZrO2周围的氧化铝发生反应形成镁铝尖晶石包裹在m-ZrO2周围，形成一层致密的保护层；阻碍煤渣与m-ZrO2接触，防止m-ZrO2随煤渣向高铬砖内部渗透造成高铬砖抗渗透性下降。
所述的含氧化镁稳定的氧化锆，包括单独氧化镁稳定的氧化锆和氧化镁与其它物质复合稳定的氧化锆；
所述的稳定氧化锆粉是指稳定化率在20％以上的稳定氧化锆；
所述的氧化锆粉其质量分数占所有组分质量的1％～10％；
所述的氧化锆粉粒度范围中位径D50为1μm～6μm。
本发明的目的在于克服高铬砖在使用过程中，m-ZrO2随煤渣向高铬砖内部迁移的问题，与现有制品相比，本发明既利用了m-ZrO2可以提高高铬砖抗热震性的特点，保留原有高铬砖良好的抗热震性，又解决了高铬砖在使用过程中m-ZrO2随煤渣迁移造成高铬砖抗渗透性降低的问题，提高了其抗煤熔渣渗透性。
【具体实施方式】
实施例1：以＜5mm铬刚玉颗粒为骨料，占总组分质量的55％，以320目氧化铬绿、320目电熔氧化铬粉、320目Al2O3粉、粒度为1μm的氧化镁氧化钇复合稳定氧化锆粉为基质，分别占总组分质量的20％、12％、12％、1％。其中氧化镁占稳定氧化锆粉的质量分数为2％，氧化钇占稳定氧化锆粉的质量分数为1％，稳定化率为21％。骨料外加3％磷酸二氢铝作结合剂，加入基质混合均匀，经困料后，在摩擦压砖机上成型坯体，烘干后在高温窑中经1630℃烧成制成产品。
实施例2：以＜5mm电熔氧化铬颗粒为骨料，占总组分质量的60％，以320目氧化铬绿、320目烧结氧化铬粉、320目Al2O3粉、粒度为2μm的氧化镁稳定氧化锆粉为基质，分别占总组分质量的15％、12％、10％、3％。其中氧化镁占稳定氧化锆粉的质量分数为5％，稳定化率为33％。骨料添加4％磷酸二氢铝作结合剂，加入基质混合均匀，经困料后，在摩擦压砖机上成型坯体，烘干后在高温窑中经1700℃烧成制成产品。
实施例3：以＜5mm电熔氧化铬颗粒、铬刚玉颗粒为骨料，占总组分质量的40％，以320目氧化铬绿、320目电熔氧化铬粉、320目Al2O3粉、粒度为4μm的氧化镁氧化钇复合稳定氧化锆粉为基质，分别占总组分质量的25％、15％、8％、8％、4％。其中氧化镁占稳定氧化锆粉的质量分数为6％，氧化钇占稳定氧化锆粉地质量分数为1％，稳定化率为47％。骨料添加6％磷酸二氢铝作结合剂，加入基质混合均匀，经困料后，在摩擦压砖机上成型坯体，烘干后在高温窑中经1700℃烧成制成产品。
实施例4：以＜5mm烧结氧化铬颗粒为骨料，占总组分质量的70％，以320目氧化铬绿、320目电熔氧化铬粉、320目Al2O3粉、粒度为5μm的氧化镁稳定氧化锆粉为基质，分别总组分质量的10％、9％、10％、1％。其中氧化镁占稳定氧化锆粉的质量分数为12％，稳定化率为52％。骨料添加5％磷酸二氢铝作结合剂，加入基质混合均匀，经困料后，在摩擦压砖机上成型坯体，烘干后在高温窑中经1650℃烧成制成产品。
实施例5：以＜5mm烧结氧化铬颗粒为骨料，占总组分质量的75％，以320目氧化铬绿、320目电熔氧化铬粉、320目Al2O3粉、粒度为6μm的氧化镁稳定氧化锆粉为基质，分别占总组分质量的7％、5％、5％、8％。其中氧化镁占稳定氧化锆粉的质量分数为20％，稳定化率为84％。骨料添加4％磷酸二氢铝，混合均匀，经困料后，在摩擦压砖机上成型坯体，烘干后在高温窑中经1780℃烧成制成产品。
实施例6：以＜5mm铬刚玉颗粒为骨料，占总组分质量的80％，以320目氧化铬绿、320目电熔氧化铬粉、320目Al2O3粉、粒度为6μm的氧化镁氧化钇复合稳定氧化锆粉为基质，分别占总组分质量的7％、7％、3％、3％。其中氧化镁占稳定氧化锆粉的质量分数为20％，氧化钇占稳定氧化锆粉的质量分数为1％，稳定化率为97％。骨料添加4％磷酸二氢铝作结合剂，加入基质混合均匀，经困料后，在摩擦压砖机上成型坯体，烘干后在高温窑中经1600℃烧成制成产品。
实施例7：以＜5mm烧结氧化铬颗粒为骨料，占总组分质量的80％，以320目氧化铬绿、320目电熔氧化铬粉、320目Al2O3粉、粒度为4μm的氧化镁稳定氧化锆粉为基质，分别占总组分质量的6％、4％、6％、4％。其中氧化镁占稳定氧化锆粉的质量分数为5％，稳定化率为33％。骨料添加6％磷酸二氢铝作结合剂，加入基质混合均匀，经困料后，在摩擦压砖机上成型坯体，烘干后在高温窑中经1630℃烧成制成产品。
实施例8：以＜5mm电熔氧化铬颗粒为骨料，占总组分质量的65％，以320目氧化铬绿、320目电熔氧化铬粉、320目Al2O3粉、粒度为6μm的氧化镁稳定氧化锆粉为基质，分别占总组分质量的7％、10％、8％、10％。其中氧化镁占稳定氧化锆粉的质量分数为12％，稳定化率为52％。骨料添加3％磷酸二氢铝作结合剂，加入基质混合均匀，经困料后，在摩擦压砖机上成型坯体，烘干后在高温窑中经1780℃烧成制成产品。
实施例9：以＜5mm电熔氧化铬颗粒、烧结氧化铬颗粒为骨料，占总组分的50％，以320目氧化铬绿、320目电熔氧化铬粉、320目Al2O3粉、粒度为4μm的氧化镁稳定氧化锆粉为基质，分别占总组分的15％、20％、5％、5％、5％。其中氧化镁占稳定氧化锆粉的质量分数为25％，稳定化率为96％。骨料添加4％磷酸二氢铝作结合剂，加入基质混合均匀，经困料后，在摩擦压砖机上成型坯体，烘干后在高温窑中经1800℃烧成制成产品。
实施例10：以＜5mm电熔氧化铬颗粒、烧结氧化铬颗粒、铬钢玉颗粒为骨料，占总组分质量的25％，以320目氧化铬绿、320目烧结氧化铬粉、320目Al2O3粉、粒度为4μm的氧化镁稳定氧化锆粉为基质，分别占总组分质量的25％、25％、7％、5％、5％、8％。其中氧化镁占稳定氧化锆粉的质量分数为2％，稳定化率为21％。骨料添加3％磷酸二氢铝作结合剂，加入基质混合均匀，经困料后，在摩擦压砖机上成型坯体，烘干后在高温窑中经1730℃烧成制成产品。
实施例11：以＜5mm烧结氧化铬颗粒为骨料，占总组分质量的65％，以320目氧化铬绿、320目电熔氧化铬粉、320目Al2O3粉、粒度为4μm的氧化镁氧化钇复合稳定氧化锆粉为基质，分别占总组分质量的10％、10％、10％、5％。其中氧化镁占稳定氧化锆粉的质量分数为20％，氧化钇占稳定氧化锆粉的质量分数为1％，稳定化率为97％。骨料添加4％磷酸二氢铝作结合剂，加入基质混合均匀，经困料后，在摩擦压砖机上成型坯体，烘干后在高温窑中经1750℃烧成制成产品。
实施例111所得各产品的性能如下表所示。将尺寸为125×25×25mm的试样放入1100℃热震炉内，保温15min，取出后置于冷水中冷却5min。反复数次，直至试样断裂，以此时的循环次数作为抗热震性好坏的量度；体积密度、显气孔率、常温抗折强度、高温抗折强度[1400℃×0.5h]均采用国家推荐标准方法检测；抗煤渣渗透性采用静态坩埚法[1600℃×8h]，煤渣渗透深度通过SEM(扫描电子显微镜)和EDS(能谱分析)综合评价确定。