[发明专利]一种氧化铬骨料致密烧结方法

说明书

技术领域

本发明属于高铬耐火材料的烧结技术领域，涉及一种氧化铬骨料致密烧结方法，该方法采用电加热方式、在较低的烧结温度和CO还原气氛中致密烧结，得到纯氧化铬骨料或高铬骨料。

背景技术

Texaco煤气化炉可以利用选煤产生的煤泥、贫煤等低品位煤生产化肥等工业用气和城市煤气，是一种高效、污染小的煤炭综合利用的关键设备。无碱玻纤主要用于纤维增强材料，可提高我国在新材料领域的国际竞争力。高铬耐火材料是煤气化炉和无碱玻纤池窑内衬不可替代的高级耐火材料，但它生产的高成本制约着高铬耐火材料及相关行业的发展。

高铬耐火材料的种类很多，一般高铬材料是指Cr₂O₃含量在80％～97％的耐火材料。目前，高铬耐火材料普遍采用以Cr₂O₃为主，添加少量Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂等少量其它氧化物合成的复合耐火材料。

因Cr₂O₃细粉直接高温烧结，会产生约20％的烧结收缩，所以制备致密高铬耐火材料的关键是制备高密度的骨料。

目前，已知的纯Cr₂O₃或高铬耐火骨料的致密烧结主要有以下方法：

1、电熔制备高铬骨料，高温烧结制品：这种方法可制备致密的高铬骨料，但这种制备工艺的特点是：生产温度高达2200℃、能耗大，为提高物料的起弧性能并降低电熔温度，常在Cr₂O₃细粉中添加少量碳(C)，电熔过程中碳氧化产生大量的烟尘，同时带出大量的Cr₂O₃粉尘造成环境污染；目前国内大都采用这种方法来生产高铬或纯Cr₂O₃骨料。

2、控制气氛烧结：P.D.Ownby与Junquist等采用控制CO/CO₂的比例严格控制烧结系统的氧分压(在Cr₂O₃平衡氧分压)，使纯Cr₂O₃烧结后的密度达到相对密度的98％；但烧结过程中的氧分压难以控制，仅能在实验室研究使用，不利于工业化生产。

3、埋碳烧结及复合埋层烧结：日本的山口明良等采用埋碳烧结方法，在较低的温度烧结得到致密的Cr₂O₃-ZrO₂复合材料；但烧结后材料表面有一层致密的、难以去除的碳化物层，其存在影响到制品的烧结，且烧结过程中产生烟气污染，消耗大量的碳。

梁永和发明了复合埋层的烧结方法，可消除试样表面的碳化物，具有较好的效果，但这种烧结方法与埋碳烧结方法类似，生产劳动强度大、工艺复杂，也不适应现代化生产需求。

4、碳与Cr₂O₃混合烧结：日本的鲇泽信夫发明的专利，在1700℃、空气条件下烧结含碳的Cr₂O₃材料，利用C氧化在试样中形成还原气氛，促进试样的烧结致密。这种烧结方法烧结温度高，烧结过程中能量消耗大；

5、耿可明等采用H₂气氛可烧结得到致密的氧化铬材料，但采用这种烧结方法，存在H₂易爆等安全隐患，且H₂的成本也较高。

发明内容

针对上述现有的烧结方法存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种氧化铬骨料致密烧结方法，该方法采用电加热方式、在较低的烧结温度和CO还原气氛中致密烧结，得到纯氧化铬骨料或高铬骨料，具有碳消耗少、不污染环境、烧结温度低、生产控制容易、试样表面无碳化物等特点。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：