[发明专利]一种等离子炉用的内衬致密材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种等离子炉用的内衬致密材料，按质量百分比计包括以下组分：20～30％的六铝酸钙细粉、3～6％的硅粉、6～7％的铝粉、0.5～1.5％的二氧化钛粉、1～2％的氧化铝粉、0.5～1.5％的二氧化硅粉、1～2％的碳化钒细粉、0.05～0.1％的增韧剂、0.3～0.5％的造孔剂、7～8％的结合剂以及余量的碳化硅粉体；其制备方法包括以下步骤：S1、混合原料；S2、放电等离子烧结；S3、交替浸渍；S4、热处理；本发明内衬致密材料通过添加造孔剂使碳化硅与六铝酸钙复合制成多孔致密材料，提高材料内部致密度，从而具有优异的抗渣侵蚀性；并且通过添加少量增韧剂，在提高材料致密性能的同时提高材料的抗断裂性和抗热震性。

技术领域

本发明涉及致密材料技术领域，具体是涉及一种等离子炉用的内衬致密材料及其制备方法。

背景技术

等离子体炉操作温度高，废物能迅速干燥、热解、裂解，再经过二次燃烧达到无害化，无机物在高温作用下熔融成尾渣，高危废物经过处理能够实现无害化。目前等离子体气化炉普遍使用含铬炉衬材料，在生产和使用过程中会造成铬污染；高铬材料抗渣性优异,高温力学强度高,目前主要均采用该耐火材料为内衬。然而,含铬耐火材料在原料制备、生产、使用以及用后均存在潜在的Cr⁶⁺危害，等离子炉用耐火材料的绿色化发展迫在眉睫。

SiC具有优异的高温力学性能和抗熔渣侵蚀性能，是等离子体气化炉衬重要的耐火材料，然而等离子炬周围1700℃的高温环境及不断充入的空气会导致SiC氧化，性能急剧下降；而且高危垃圾焚烧产生的水蒸气对上部炉衬SiC亦会产生严重腐蚀。

因此，等离子炉所用内衬材料不仅需要优异的耐火抗热震性能，还要增强材料的致密性，才能长久地在高温环境下具有较长的使用寿命，致密程度足够，才能够具备较强的抗渣性。本发明设计了本发明提供了一种等离子炉用的内衬致密材料及其制备方法来优化上述问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种等离子炉用的内衬致密材料及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种等离子炉用的内衬致密材料，所述内衬致密材料按质量百分比计包括以下组分：20～30％的六铝酸钙细粉、3～6％的硅粉、6～7％的铝粉、0.5～1.5％的二氧化钛粉、1～2％的氧化铝粉、0.5～1.5％的二氧化硅粉、1～2％的碳化钒细粉、0.05～0.1％的增韧剂、0.3～0.5％的造孔剂、7～8％的结合剂以及余量的碳化硅粉体。

进一步地，所述结合剂为线性酚醛树脂、硅酸乙酯、糠醛树脂中的任意一种或多种的任意比组合，所述造孔剂为甲基丙烯酸甲脂。

说明：线性酚醛树脂对高温、水有很好的抵抗性，还不易燃烧，耐酸性也较好；硅酸乙酯可防腐防水；糠醛树脂具有突出的耐碱、耐酸、耐溶剂和耐热等优良性能。

上述任意一种等离子炉用的内衬致密材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、混合原料：

将除增韧剂外的各组分原料经过前处理后，通过冷等静压的方式压制成型得到块状体；

S2、放电等离子烧结：

将步骤S2中得到的块状体放入放电等离子烧结装置中，抽真空后通电烧结，轴向压力为50～130MPa，在第一阶段，以60～80℃/min的升温速率将烧结温度升至700～750℃，得到半烧结体；

在第二阶段，将升温速率调至为30～50℃/min，将所述增韧剂雾化后喷洒至所述半烧结体上，直至烧结温度升至1000～1200℃后再次抽真空，保温5～8h后冷却至室温得到烧结体；