[发明专利]基于锆石+Nb2O5或Ta2O5的烧结和掺杂的产品

说明书

技术领域

本发明涉及从锆石制备的新型烧结材料，及其制备方法和其在玻 璃熔炉中的用途。

背景技术

在耐火产品中，熔铸产品与烧结产品之间存在区别。

不同于烧结产品，熔铸产品通常包括非常丰富的晶间玻璃相，其 填充着结晶晶粒的网络。因此，烧结产品和熔铸产品在其各自应用中 遇到的问题及解决这些问题的技术方案通常不同。此外，由于制备方 法之间的显著不同，因此为制备熔铸产品开发的组成不能推绎地原样 用于制备烧结产品，反之亦然。

通过如下方式获得烧结产品：混合合适的原材料，然后将混合物 成形为生坯状态，随后在一定温度下烧制所得的生坯型体并持续一定 时间，所述时间足以烧结该生坯型体。

根据烧结产品的化学组成及其制备方法，烧结产品旨在用于各种 各样的工业中。

因此，适于一种特殊用途的烧结产品将不会推绎地具有用于温度、 腐蚀或磨损条件不同的另一用途所需的性能。

例如US 3 899 341描述了从锆石(50-90％)和氧化锆制备的烧结 产品。将氧化锆部分稳定以限制产品的弹性变形，所述变形导致开裂。 然而，US 3 899 341中的产品是设计用于与熔融钢接触的。因此，这 些产品不能推绎地适用于与熔融玻璃接触。

在烧结产品中，由锆石(硅酸锆：ZrO₂.SiO₂或ZrSO₄)和任选的 氧化锆(锆氧化物：ZrO₂)制备的致密产品可用于这样的应用，其与 熔融玻璃直接接触，特别是在无碱玻璃(non-alkaline glass)的情 形中。

因而，EP 952125描述了旨在用于玻璃熔炉且从锆石(5-40％)和 氧化锆制备的烧结产品。这些产品还含有钛、铝和钇的氧化物，允许 制备大的无开裂块体(block)。这些产品中的SiO₂含量小于14％，而 其ZrO₂+HfO₂的含量大于82％。

WO 02/44102描述了用于制备玻璃板的“等静压板(isopipe)”。 该等静压板包含大于95重量％的锆石，并且其蠕变行为不足，除非其 还含有0.2-0.4％的钛氧化物。为了说明现有技术，WO 02/44102引用 了US 5124287。

US 5124287描述了含有75-95％的锆石和钛氧化物的组合物，其旨 在与熔融玻璃接触。认为钛氧化物的存在有利于在烧结后获得的产品 的致密化。在最终产品中，氧化锆必须是非稳定的，因此优选在起始 混合物中使用非稳定氧化锆。然而，稳定氧化锆的使用，例如与氧化 锆稳定剂(如氧化钇或氧化钙)一起使用时，是不可接受的，因为加 热混合物引起氧化锆的失稳。

WO 2006/073841描述了旨在用于玻璃工业的耐火材料。这些锆石 基材料可含有Y₂O₃。它们始终含有至少1％的P₂O₅或V₂O₅。

在应力(压应力、拉应力或弯曲应力)作用下材料的蠕变可以定 义为材料发生塑性变形的能力，即在该载荷影响下发生永久变形。在 耐火陶瓷中，蠕变通常为热激活的，即增高温度趋于增加材料的蠕变 率。

在某些玻璃应用中，特别在玻璃板的成形中，必需尽可能限制蠕 变，因为其可能诱发耐火块体的变形，所述变形使玻璃板难以满足尺 寸规格，并导致玻璃制造装置的生产率显著下降。

因此，需要具有改善的抗蠕变性且能够用于玻璃熔炉的产品。本 发明旨在满足这种需要。

发明内容

为此，本发明提出了从如下起始进料制备的烧结产品，所述起始 进料含有75-99％的锆石，并以重量计具有以下平均化学组成，重量百 分比基于氧化物：

60％≤ZrO₂+HfO₂≤75％；

27％≤SiO₂≤34％；

0≤TiO₂；

0≤Y₂O₃≤3.5％；