專利名稱：一種燒結鎂質復相耐火材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種耐火材料。
背景技術：
水泥回轉窯長期使用鎂鉻磚作為高溫帶窯襯。使用中，磚中的部分Cr會從Cr3+轉變為劇毒和致癌的Cr6+，從而破壞環境和威脅人民的健康。10余年來，國內外在尋找鎂鉻磚的替代材料方面作了大量工作，但效果均不理想。其原因在于Cr2O3在鎂質耐火材料中起改善直接結合、降低侵蝕速率、改善抗熱震性和增強窯皮粘附的作用。這些有益作用只能為其他物質部分替代。因此，用單一物質替代鉻鐵礦不能獲得滿意的結果。
中國專利1378997A使用Fe2O3/Al2O3＝3∶7-2∶6，MgO含量為20-60％的鎂鐵復合尖晶石砂原料制磚。該種尖晶石的R2O3含量很高，只宜以顆粒形式加入。受侵蝕后，復合尖晶石附近容易生成溶洞。窯內氣氛變化后，尖晶石顆粒易于產生較大的體積變化，從而減少材料的使用壽命。
中國專利1378992A使用或Fe2O3/Al2O3＝0∶10-6∶4，MgO含量為≈100-85％單一均質原料制磚。均質原料的物理性質相同，裂紋一旦產生則向消耗能量最小的方向擴展，擴展中難以遇見殘余應力壓縮、裂紋偏轉或分叉、裂尖鈍化等阻礙。因此，需要很高的R2O3含量才能獲得所要求的抗熱震性，從而使材料的抗侵蝕性受到影響。
中國專利03111675.2使用鎂鐵砂和含Cr2O3和含ZrO2的原料制磚。由于該材料使用了含鉻的原料，不能避免鉻公害。
鎂質耐火材料中的方鎂石具有很好的耐高溫性和抗侵蝕性。但熱膨脹系數很高，從而抗熱震性很差。鎂鉻尖晶石、鎂鋁尖晶石和鎂鐵尖晶石都有較低的熱膨脹系數，加入鎂質材料中可以形成殘余應力或微裂紋，從而使擴展中的裂紋得到偏轉、分叉或鈍化，提高材料的抗熱震性。鎂鉻尖晶石熔點很高，有益于掛窯皮和提高抗侵蝕性，但嚴重污染環境。鎂鋁尖晶石熔點很高，但不耐侵蝕，不利于掛窯皮。鎂鐵尖晶石熔點很低，不耐侵蝕，有利于窯皮粘附但又不利于持久保持窯皮，還對窯內氣氛變化敏感。所以，無論是使用單一還是僅僅復合使用上述尖晶石都不能達到同時保護環境和保證性能的目的。
因此，新型耐火材料的設計首先應該設法跳出抗侵蝕性、抗熱震性和機械強度這個性能魔術三角。
抗侵蝕性要求將易于被侵蝕的物質包裹在耐侵蝕的物質內部，或者說所不抗侵蝕的作孤立相，抗侵蝕的作連續相。這樣，抗侵蝕差的鎂鋁、鎂鐵尖晶石就不宜作為基體材料。
復合材料中的異質、異性的物質處將會產生殘余應力。一旦，低膨脹物質物質作顆粒、高膨脹物質作基質，燒后的冷卻中顆粒呈相對膨脹，從而易于產生以顆粒為中心的放射狀微裂紋或與之相應的殘余應力。此時，材料雖然可以具有較高的抗熱震性和抗侵蝕性。但強度損失較大。反之，高膨脹物質作顆粒、低膨脹物質作基質時，燒后的冷卻過程中顆粒呈相對收縮，從而易于在顆粒邊界產生環狀微裂紋或與之相應的殘余應力。此時，材料可以具有較高的抗熱震性，強度損失也不大，但抗侵蝕較差的鎂鋁、鎂鐵尖晶石作了連續相，材料的抗侵蝕性自然不好。

發明內容
本發明的目的在于發明一種鎂質復相耐火材料，使其具有良好的機械強度、荷重軟化溫度、抗熱震性和掛窯皮性。
本專利發現鋯酸鑭是一種具有高熔點、易于粘掛窯皮、又有利于提高抗熱震性能的礦物。這樣，就找到了解決抗侵蝕性、抗熱震性和機械強度矛盾的辦法。解決方案是主要由鎂鐵砂做粗、中骨料，用抗侵蝕性較好的鎂砂-鋯酸鑭基質包裹鎂鐵砂，在粗、中骨料之間填充膨脹系數最高的鎂砂細骨料。如抗熱震性要求很高，還可以在材料中加入氧化鋯細顆粒和少量鎂鋁尖晶石中顆粒。
本發明所述配方為(重量百分比)6-1mm 1-0.088mm ＜0.088mm鎂鐵砂 100-50％0 0鎂砂 0-50％ 100-40％ 98-80％鎂鋁尖晶石 0-20％ 0-20％ 0脫硅鋯 0 0-40％ 1-13％氧化鑭 0 0 1-7％其中鎂鐵砂中三氧化二鐵的含量為5-15％。所述各種原料中物料粒度為6-1mm的占總重量比的50-60％，1-0.088mm的占總重量比的10-20％，＜0.088mm的占總重量比25-38％。
符合上述粒度和成分要求的原料經稱量、配合后，再經加入紙漿廢液、混練、成型、干燥，在1600-1750℃燒成制得耐火磚。
具體實施例方式
實施例1粒度6-1mm、Fe2O3含量為12％的鎂鐵砂50％，1-0.088mm鎂砂17％，＜0.088mm鎂砂粉30％、＜0.088mm脫硅鋯粉1％、＜0.088mm氧化鑭粉2％配合后，外加3％紙漿廢液，經混練、成型、干燥后，在1700℃燒成制得耐火磚。材料的性能為

實施例2粒度6-1mm、Fe2O3含量為8％的鎂鐵砂45％、鎂鋁尖晶石5％、鎂砂10％；1-0.088mm鎂砂8％、脫硅鋯2％；＜0.088mm鎂砂粉28％、＜0.088mm脫硅鋯粉1％、＜0.088mm氧化鑭粉1％配合后，外加3％紙漿廢液，經混練、成型、干燥后，在1700℃燒成制得耐火磚。材料的性能為

從上可知新材料同時具有良好的機械強度、荷重軟化溫度、抗熱震性和掛窯皮性研究基本達到了目的。該復相材料具有耐火性高、抗侵蝕性強、對氣氛變化不甚敏感、抗熱震性好和易掛窯皮等優點，可以用于水泥窯替代現有的鎂鉻質耐火材料，以避免鎂鉻磚中Cr6+產生的環境污染問題。
權利要求
1.一種燒結鎂質復相耐火材料，其特征在于所述耐火材料的配方由鎂鐵砂、鎂砂、鎂鋁尖晶石、脫硅鋯、氧化鑭配成，所述各種原料中物料粒度為6-1mm的占總重量比的50-60％，1-0.088mm的占總重量比的10-20％，＜0.088mm的占總重量比的25-38％，其中6-1mm顆粒的原料中鎂鐵砂占100-50％、鎂砂占0-50％、鎂鋁尖晶石占0-20％，1-0.088mm顆粒的原料中鎂砂占100-40％、鎂鋁尖晶石占0-20％、脫硅鋯占0-40％，＜0.088mm顆粒的原料中鎂砂占98-80％、脫硅鋯占1-13％、氧化鑭占1-7％，前述鎂鐵砂中三氧化二鐵的含量為5-15％。
全文摘要
本發明所述耐火材料的配方由鎂鐵砂、鎂砂、鎂鋁尖晶石、脫硅鋯、氧化鑭配成，所述各種原料中物料粒度為6－1mm的占總重量比的50－60％，1－0.088mm的占總重量比的10－20％，＜0.088mm的占總重量比的25－38％，其中6－1mm顆粒的原料中鎂鐵砂占100－50％、鎂砂占0－50％、鎂鋁尖晶石占0－20％，1－0.088mm顆粒的原料中鎂砂占100－40％、鎂鋁尖晶石占0－20％、脫硅鋯占0－40％，＜0.088mm顆粒的原料中鎂砂占98－80％、脫硅鋯占1－13％、氧化鑭占1－7％，前述鎂鐵砂中三氧化二鐵的含量為5－15％。該復相材料具有耐火性高、抗侵蝕性強、對氣氛變化不甚敏感、抗熱震性好和易掛窯皮等優點，可以用于水泥窯替代現有的鎂鉻質耐火材料，以避免鎂鉻磚中Cr
文檔編號C04B35/03GK1657485SQ200510055648
公開日2005年8月24日 申請日期2005年3月22日 優先權日2005年3月22日
發明者袁林, 王杰曾, 陳雪峰, 曹變梅, 趙洪亮, 楊瑞蓮 申請人:北京瑞泰高溫材料科技股份有限公司