烧结高锆砖及其制备方法技术

本发明专利技术涉及以一种烧结高锆砖及其制备方法，所述用于玻璃熔化池液面线位置的烧结高锆砖包括以下重量百分比的原料制成，ZrO

【技术实现步骤摘要】
烧结高锆砖及其制备方法


[0001]本专利技术属于高温无机新材料领域，尤其涉及玻璃熔化池液面线位置烧结高锆砖及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前国内玻璃窑炉熔化池池壁采用电熔锆刚玉砖(简称电熔AZS)，按电熔锆刚玉砖所含的二氧化锆含量，有AZS33#、AZS36#、AZS41#，分别代表ZrO2含量为33％、36％、41％。
[0003]电熔锆刚玉池壁砖是用工业氧化铝和锆英砂(含ZrO2：65％左右，SiO2：34％左右)，外加部分纯碱Na2CO3,经电弧炉熔融、铸造而成。该砖的物相组成为：刚玉、斜锆石、刚玉斜锆石共晶体、玻璃相。因砖中约有15％左右的低熔点玻璃相存在，故在高温工况环境下，砖中玻璃相不断向砖的表面析出，并与流动的高温玻璃液进行不间断的物理冲刷，造成砖体内部结构出现空洞，进而高温玻璃液沿砖体表面逐步向内部渗透、侵蚀，由渗透层逐步成为变质层后，便脱落流失于玻璃液中。在玻璃液对砖的物理冲刷和化学侵蚀的双重作用下，池壁砖的厚度不断的减薄，当池壁砖厚度减薄到60
‑
80mm时，熔化池外壁不得已增加绑砖或停炉检修，从而造成检修或停产损失，加大玻璃企业生产成本。
[0004]目前，根据国内玻璃窑炉熔化池液面线的常规设计，其液面线位置均设置在距池壁砖顶端向下50mm的位置,见附图2。通过观察电熔AZS池壁砖侵蚀状况，池壁砖冲刷侵蚀最严重的部位均在玻璃熔池液面线位置，同一块AZS池壁砖液面线位置的侵蚀深度是其它部位的3
‑
5倍，究其原因：玻璃熔化池液面线位置属固、液、气三相汇集交界处，加之玻璃料液温度高、流速快，进而导致电熔AZS砖在液面线位置侵蚀速率远超过电熔AZS砖的其它部位。因此，如何优化、提升玻璃熔化池液面线位置池壁砖的抗侵蚀性能，提高窑炉寿命，降低窑炉维修成本，具有非常重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于玻璃熔化池液面线位置的烧结高锆砖及其制备方法。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术思路如下：从以下几个方面入手提高玻璃窑炉熔化池池壁砖液面线位置的抗侵蚀性能：一是确保ZrO2组分含量在合理的区间范围；二是添加刚玉斜锆石板状共晶体(简称ZA共晶体)，在满足制品的抗侵蚀前提下，进一步优化制品的抗热震性能；三是添加具有高熔点、抑制玻璃液侵蚀的稀土氧化物组分；四是最大限度确保实现制品零玻璃相含量的目标；五是采用抽真空高压成型、高温烧结的特殊制造工艺。因此，在玻璃窑炉熔化池液面线位置采用烧结高锆砖，既不会明显增加玻璃窑炉建设成本，又能显著提高玻璃窑炉整体使用寿命，具有优良的性价比。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于玻璃熔化池液面线位置的烧结高锆砖包括以下重量百分比的原料制成，ZrO
2 76
‑
88wt％；；ZA共晶体5
‑
10wt％；Y2O
3 2
‑
8wt％；MgO 2
‑
6wt％；CaO 2
‑
4wt％；CeO
2 0.4
‑
1.2wt％；SrO 0.3
‑
1wt％。
[0008]进一步地，所述ZrO2纯度不低于99％，粒度为1um
‑
30um。
[0009]进一步地，所述ZA共晶体中ZrO2、Al2O3二者含量不低于99％，粒度为2um
‑
44um。
[0010]进一步地，所述Y2O3纯度不低于99％，粒度为1um
‑
10um。
[0011]进一步地，所述MgO纯度不低于99％，粒度为2um
‑
10um。
[0012]进一步地，所述CaO纯度不低于99％，粒度为2um
‑
10um。
[0013]进一步地，所述CeO2纯度不低于99％，粒度为0.2um
‑
8um。
[0014]进一步地，所述SrO纯度不低于99％，粒度为0.2um
‑
8um。
[0015]一种用于玻璃熔化池液面线位置的烧结高锆砖其制备方法包括以下步骤：
[0016]步骤一，物料混合、造粒，按照上述原料种类和配比，将所述原料投入三维混料机中混合24小时；混合后的原料再投入造粒机中进行造粒、筛分，造粒粒度控制20
‑
180目，得到坯料。
[0017]步骤二，成型制坯，将造粒后的原料投入到高吨位抽真空压力机模腔内进行加压成型，真空度绝对值不低于0.09MPa，成型压力不低于800MPa,得到致密型半成品坯体。
[0018]步骤三，烧成，升温至1700
‑
1750℃，恒温烧结25
‑
36小时，冷却后得到用于玻璃熔化池液面线位置的烧结高锆砖。
[0019]本专利技术的有益效果：用于玻璃熔化池液面线位置的烧结高锆砖，抗玻璃侵蚀、使用寿命长，其主要机理在于：
[0020]1、本申请的烧结高锆砖由于引入抗玻璃侵蚀的主组分二氧化锆76
‑
88wt％，由于制品长时间高温烧结，使得晶体发育良好。若ZrO2组分含量＜76％，会造成制品的抗侵蚀性能出现衰减；若ZrO2组分含量＞88％，其抗侵蚀性能没有明显改观，反而会造成制品的抗热震性恶化。
[0021]2、本申请的烧结高锆砖由于体系配料中引入了刚玉斜锆石板状共晶体，这种共晶体属于板状结构，具有缓冲热应力的性能，使得制品具有优良的抗热震性能。
[0022]3、本申请的烧结高锆砖由于体系配料中引入高熔点、抗侵蚀的组分—稀土氧化物氧化铈CeO2和氧化锶SrO，CeO2具有进一步稳定ZrO2晶格的作用，使制品中的氧化锆不因温度变化而产生相变时的体积变化；SrO能有效阻止玻璃液中的SiO2与氧化锆晶格中的稳定剂(MgO、CaO)反应，具有防止氧化锆退稳定化的功能，稀土原料的引入使得制品抗侵蚀性和抗热震性得到进一步优化。
[0023]4、本申请的烧结高锆砖引入的Y2O3、MgO、CaO三种氧化物组分为氧化锆的复合稳定剂。由于这三种氧化物组分的离子半径与氧化锆的离子半径相近，故能与氧化锆形成固溶体，促使氧化锆成为稳定的四方相或立方相，避免由于氧化锆相变产生的体积涨缩应力而造成的产品开裂缺陷。
[0024]5、本申请的烧结高锆砖由于体系配料中不含二氧化硅和氧化钠，使得制品中有害玻璃相几乎为零。
[0025]6、本申请的烧结高锆砖由于成型工艺采用高吨位抽真空压力机加压，烧结工艺采用长时间高温烧结，使得制品具有高密度、低气孔率、优良结构性能，使得玻璃液很难对制品产生渗透性侵蚀。
[0026]因此，本申请的烧结高锆砖具有优良的抗玻璃侵蚀性能和理想的使用寿命，对于玻璃企业提高产品质量、降低成本、提高企业和社会效益具有重要意义。
附图说明
[0027]图1一为本申请实施例2所制备的烧结高锆砖及AZS砖33#侵蚀后沿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烧结高锆砖，其特征在于：包括以下原料：ZrO2，ZA共晶体，Y2O3，MgO，CaO，CeO2，SrO。2.如权利要求1所述的一种烧结高锆砖，其特征在于：所述原料的重量百分比含量为：ZrO
2 76
‑
88wt％，ZA共晶体5
‑
10wt％，Y2O
3 2
‑
8wt％，MgO 2
‑
6wt％，CaO 2
‑
4wt％，CeO
2 0.4
‑
1.2wt％，SrO 0.3
‑
1wt％。3.如权利要求1所述的一种烧结高锆砖，其特征在于：所述原料的重量百分比含量为：氧化锆83wt％，ZA共晶体7wt％，Y2O
3 5wt％，MgO 2wt％，CaO 2wt％，CeO
2 0.7wt％，SrO 0.3wt％。4.如权利要求1所述的一种烧结高锆砖，其特征在于，所述ZA共晶体中ZrO2、Al2O3二者含量不低于99％，粒度为2um
‑
44um。5.如权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁新星，王其尧，刘小钢，张宁，张苏芹，范崇方，巴亚丽，刘亚龙，梁奇星，申伟锋，吴亚辉，杨丽莎，
申请(专利权)人：郑州方铭高温陶瓷新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：