[发明专利]一种微孔化结构Al2O3-Cr2O3耐火材料

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料领域，主要涉及一种微孔化结构Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料。所制备的Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料适用于化工及冶炼等行业高温炉内衬材料。

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。

氧化铝（Al₂O₃）与氧化铬在高温下极易生成连续固溶体Al₂O₃-Cr₂O₃，因此以含氧化铝原料和含氧化铬原料混合制备的Al₂O₃-Cr₂O₃系列耐火材料同时具有较高的机械强度和优良的抗化学侵蚀性，是一类高性能的耐火材料。Al₂O₃-Cr₂O₃系列耐火材料的抗渣性能是其使用性能中最为重要的性能，主要表现在两个方面，一是抗熔渣的化学侵蚀性，二是抗液态熔渣的渗透性。提高Al₂O₃-Cr₂O₃系列耐火材料的抗渣性能，成为该领域耐火材料工作者研究的重点问题。目前，提高Al₂O₃-Cr₂O₃系列耐火材料的抗渣性的最常用和最有效途径是提高Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料中的Cr₂O₃含量，从而提高了材料的抗熔渣化学侵蚀性。如为了提高水煤浆气化炉用耐火材料的抗渣性，高铬砖由之前Cr₂O₃含量约80%提升到了现在的90%以上。Cr₂O₃原料价格高昂，且在原料生产中存在Cr⁶⁺对人体和环境的危害。因而，通过无限制的Cr₂O₃含量来提升Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料的抗渣性能是不经济、不环保的做法。

除了Cr₂O₃含量影响外，Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料的显微结构也是影响抗渣侵蚀性能的重要因素。试验经验表明，在不改变Cr₂O₃含量的前提下，通过降低材料的气孔率，可以达到提高材料抗熔渣渗透的效果。然而，材料气孔率的降低，将带来材料抗热震性能的降低，使得Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料在使用过程中热震剥落严重而大大降低材料的使用寿命。

因此，较为理想的改善Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料的整体使用性能的较佳途径是不改变材料的气孔率，而是通过采用可行的技术手段使其内部的气孔分布化、孔径微细化，既呈现一种微孔化显微结构。从经济效益和环保效益角度分析，通过改善显微结构使Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料内部气孔更加微细化是提升Al₂O₃-Cr₂O₃耐火材料的抗渣性能的理想手段。