[发明专利]一种非均质结构的Cr2O3-Al2O3耐火材料

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料领域，主要涉及一种非均质结构的Cr₂O₃-Al₂O₃耐火材料。

背景技术

耐火材料是高温领域的关键材料，高温熔渣对耐火材料的化学侵蚀将直接影响耐火材料的实用性。在所有氧化物和非氧化物耐火材料中，三氧化二铬（Cr₂O₃）具有极好的抗熔渣侵蚀性能，是耐侵蚀材料必备的耐火原料，被广泛应用于有色金属冶炼、石油化工、煤化工、玻璃熔炼等诸多领域。然而，Cr₂O₃原料本身资源稀缺、价格昂贵，而且在使用中还存在“六价铬”的潜在危害。高Cr₂O₃含量的耐火材料受到了制约。如何设计制造Cr₂O₃含量低但抗渣侵蚀性能又能与Cr₂O₃含量高的材料相当的耐火材料，成为耐火材料工作者亟待解决的现实问题。

氧化铬（Cr₂O₃）属于重金属氧化物，相对分子质量152，熔点2350℃。耐火材料中常用的氧化铬原料主要有：氧化铬绿、电熔氧化铬、烧结氧化铬。氧化铬绿是从铬矿中提炼加工出的一种化工原料，通常采用铬酸酐1000~1200℃热分解法制成。氧化铬绿在耐火材料中属于生料，具有较高的烧结活性。以氧化铬绿为原料，通过电熔法和烧结法工艺可制备电熔氧化铬和烧结氧化铬原料。电熔氧化铬和烧结氧化铬原料属于熟料，具有较高的体积密度和致密度。

氧化铬与氧化铝（Al₂O₃）在高温下极易生成连续固溶体Cr₂O₃-Al₂O₃。以氧化铬绿和工业氧化铝粉为原料，按任意比例混合均匀，通过电熔法或烧结法制备工艺，可制备各种Cr₂O₃含量的电熔Cr₂O₃-Al₂O₃原料或烧结Cr₂O₃-Al₂O₃原料。

目前，高Cr₂O₃含量的耐火材料的品种主要有致密铬砖和高铬砖。致密铬砖通常Cr₂O₃≥98wt%，具有极好的抗无碱玻璃熔液侵蚀性能，主要用于砌筑无碱玻璃纤维池窑。致密铬砖是由Cr₂O₃≥99.5wt%的氧化铬绿细粉为主原料，经喷雾造粒后等静压成型生坯，特殊工艺烧制而成。高铬砖通常Cr₂O₃含量85wt%～95wt%，具有良好的抗煤熔渣侵蚀性能，主要用作水煤浆气化炉炉衬材料。高铬砖是一种Cr₂O₃-Al₂O₃系耐火材料，由Cr₂O₃≥99wt%的电熔或烧结氧化铬颗粒为骨料，Cr₂O₃≥99wt%的电熔或烧结氧化铬细粉、Cr₂O₃≥99wt%的氧化铬绿细粉、氧化铝微粉以及其它添加剂为基质，与有机或无机结合剂混合均匀成半干料后，摩擦压砖机压制成坯体，约1700℃烧制而成。高铬砖中起抗侵蚀作用的主要是Cr₂O₃成分，通常情况下Cr₂O₃含量越高，高铬砖的抗侵蚀性能越好。