專利名稱：煅燒的耐火陶瓷模制體,其應(yīng)用以及制備模制件的配料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煅燒的耐火陶瓷模制件，其可能的應(yīng)用以及制備該模制件的配料(Versatz)。
從Schulle的“耐火材料”，第一版，1990(ISBN 3-342-00306-5)，第288，289頁已知一種基于鉻剛玉的耐火材料，它含約10重量％的Cr2O3和約90重量％的Al2O3。其中也提到基于Cr2O3/ZrO2的耐火材料。同時也提到，幾乎不知道這種材料作為耐火陶瓷的應(yīng)用。
在DE 19727917 C1中描述了一種用于制備煅燒的耐火陶瓷模制件的配料，它得自粒度＜0.1mm的5-35重量％的Cr2O3、粒度為0.5-4mm的1-10重量％的ZrO2和粒度為0.2-4.0mm的55-94重量％的Al2O3，該模制件可用于具有高的耐溫度變化性能和高的運行溫度的導(dǎo)渣爐，例如焚燒廢物的旋轉(zhuǎn)管式爐。還提到這類磚的高結(jié)構(gòu)彈性和優(yōu)良的耐腐蝕性。
但是，例如在特殊廢物的焚燒裝置中總是存在對耐火材料基體的強腐蝕。特別是在強堿性渣或氧化鐵含量高的渣或在工藝過程中其C/S-比(堿性)變化的渣的情況下就是這樣。由DE 19727917 C1的配料燒制的磚也遇到局限性，即其不滿意的耐磨行為。
本發(fā)明的目的是提供一種模制件，它與DE 19727917 C1的產(chǎn)品相比具有改進(jìn)的耐腐蝕性，特別是對呈交變/變化的堿性的渣具有改進(jìn)的耐受性。
這類模制件的應(yīng)用范圍可以是廢物焚燒爐裝置和其它爐/熔化設(shè)備或氣化裝置的內(nèi)襯，在這些裝置中均會遇到腐蝕性的熔體和/或渣。
本發(fā)明的基本思路是形成耐渣腐蝕的模制件基體。
本發(fā)明的煅燒的耐火陶瓷模制件在其最一般的實施方案中的特征是其混合尖晶石基體，其中存在較粗的基于剛玉和/或鉻剛玉以及ZrO2的顆粒。所需產(chǎn)品的特性例如在同時存在鉻剛玉和鋯鋼玉或同時存在剛玉和鋯富鋁紅柱石時達(dá)到。
混合尖晶石基體可由相應(yīng)的配料組分如Cr2O3、MgO或Al2O3作為各個組分和/或以預(yù)合成的尖晶石，特別是MA-尖晶石(MgO-Al2O3)或MCA-尖晶石(MgO-Cr2O3-Al2O3)的形式或以其它方法來制備。
鉻剛玉顆粒源于配料中鉻和鋁的氧化物，并在煅燒過程中形成。它也可至少部分以預(yù)反應(yīng)的組分加入。
含ZrO2的顆?？蓙碜院变喪牟牧?原料)，但例如也可來自燒結(jié)-鋯富鋁紅柱石、熔融-鋯富鋁紅柱石、燒結(jié)-鋯剛玉、熔融-鋯剛玉，或來自ZAC材料(由SiO2、ZrO2和Al2O3預(yù)反應(yīng)的材料)，可單獨使用或混合使用。
基于MA-尖晶石[(MgO、Al2O3)-尖晶石]的配料組分可以級分＜0.5或＜0.3或＜0.1mm使用。這種尖晶石，優(yōu)選的非化學(xué)計算量存在例如MgO過量的尖晶石與配料中的氧化鉻反應(yīng)產(chǎn)生混合尖晶石形式(Mg)2+(Al，Cr)23+O4和形成煅燒產(chǎn)物基體的基礎(chǔ)材料的主要成分。這種混合尖晶石具有優(yōu)異的耐上述危險渣的特性。
氧化鋁，特別是作為粒度為0.5-10mm的組分可與(細(xì)顆粒的)氧化鉻反應(yīng)和形成上述鉻剛玉-顆粒，其在基體中的分布，與含ZrO2顆粒一樣。
當(dāng)然，根據(jù)原料的雜質(zhì)程度，在配料組分中可存在其它組分，因此變成該模制件的次要成分。
在煅燒產(chǎn)物中，所述粗粒的平均直徑(d50)為0.5-10mm。
根據(jù)煅燒溫度和爐氣氛以及氧化鉻或剛玉(Al2O3)的含量，在鉻剛玉顆粒內(nèi)的氧化鉻濃度會有波動，這時煅過程可如下進(jìn)行在鉻剛玉顆粒內(nèi)，保留至少一個不含氧化鉻的區(qū)，特別是芯區(qū)(Kernzone)。
因此煅燒過程可如此進(jìn)行，以使鉻剛玉顆粒在其表面附近區(qū)域有最高的氧化鉻濃度。
附

圖1-4給出煅燒產(chǎn)物磨光片的所給比例的顯微照片。其中1鉻剛玉顆粒，2鋁剛玉顆粒，3混合尖晶石基體，4孔。在細(xì)粒的尖晶石基體中清楚看到基于鉻剛玉和鋯剛玉的粗顆粒。
基體組分，即主要由所述混合尖晶石組成的組分可為總重量的10-70重量％，通常為15-50重量％。
由于特別對腐蝕性渣，如含堿渣或含高氧化鐵量的渣的優(yōu)異穩(wěn)定性，該煅燒的耐火陶瓷模制件適合作為廢物焚燒爐，如出現(xiàn)這類渣的特殊廢物焚燒爐的內(nèi)襯。
制備所述模制件的配料在其最一般的實施方案中包括下列組分(其單獨或與另外的組分一起總計為100重量％)
-2-35重量％的＜0.5mm的氧化鉻，-1-15重量％的＞0.2mm的氧化鋯，-1-12重量％的＜0.5mm的氧化鎂，-38-96重量％的＜10mm的氧化鋁。
該配料的組分可以純氧化物或物質(zhì)使用，以所述比例將所述氧化物引入配料中。
該配料的特別特征在于，可用帶特有的暫時粘合劑，如亞硫酸鹽廢堿液的配料加工成模制件，并接著進(jìn)行煅燒，其中亞硫酸鹽廢堿液基本上可完全燒掉。
由此，本發(fā)明可不應(yīng)用例如含磷酸鹽的粘合劑，這是另一個比現(xiàn)有技術(shù)好的主要優(yōu)點。
與此相反，DE 19727917 C1中的配料不能應(yīng)用帶特有的暫時粘合劑，如亞硫酸鹽廢堿液進(jìn)行加工。在已知的配料情況下，用暫時粘合劑不可能達(dá)到足夠的坯件強度。
該配料可在下列的準(zhǔn)則范圍內(nèi)變化-Al2O3組分的顆粒級分可為＜6mm或＜4mm，-含ZrO2組分的顆粒級分可為1-4mm，-Cr2O3和MgO的顆粒級分可為＜0.2mm，＜0.1mm或＞0.05mm，-Al2O3、Cr2O3和/或MgO可至少部分以尖晶石，特別是MA尖晶石或MCA尖晶石引入，例如為5-25重量％，-MgO至少部分以尖晶石存在，Al2O3-組分或Cr2O3-組分按比例被減少(reduzieren)，-Cr2O3的引入量可為5-25重量％，-ZrO2在配料中的量為1-6重量％，-Al2O3-配料組分可占總配料的64-87重量％，一部分可呈細(xì)粒度(＜0.1mm)存在，-SiO2含量應(yīng)限制為＜3.0重量％，或更好為＜0.1重量％。在這種情況下，建議應(yīng)用含ZrO2的組分，其盡量是不含SiO2的，-Fe2O3的含量可為＜0.5重量％，-MgO在配料中的含量可為3-8重量％，-Al2O3組分可以至少部分以鉻剛玉引入，-MA-尖晶石例如可有下列組成(所有數(shù)據(jù)均以重量％表示)
MgO 31-35Al2O3 64-67CaO 0.3-0.6Fe2O3 0.1-0.3此外，其它組分如Na2O、SiO2，其含量各自＜0.2重量％。
該配料，包括其暫時粘合劑，以通常的方法加工，并制成模制件，特別是壓制成模制件。接著在1200-1700℃下煅燒。
由下列物質(zhì)的配料-8重量％的＜0.1mm的氧化鉻-5重量％的0.5-4mm的鋯剛玉-15重量％非化學(xué)計算量的＜0.1mm的尖晶石(前述的類型)-＜4mm的其余剛玉和加入3重量％的亞硫酸鹽廢堿液(按配料組分總量計)開始，經(jīng)100MPa的壓力壓制和經(jīng)1550℃煅燒。該磚有下列參數(shù)粗密度(按DIN EN 993-1) 3.35g/cm3開的孔隙度(按DIN EN 993-1) 15.1％冷壓強度(按DIN 51067) 170N/mm2壓力下軟化(按DIN 51053 T1) To＞1700℃耐溫度交變性能(按DIN EN 993，11部分，相對于水)＞30循環(huán)這些值在按DE 19727917 C1的磚的范圍內(nèi)。但本發(fā)明的磚其耐腐蝕性性能有明顯超越，特別是對所述危險性的渣。實驗室試驗(在感應(yīng)坩堝爐中的渣化試驗)中的其耐用性＞30％。
權(quán)利要求
1.具有基于(Mg)2+(Al，Cr)23+O4的尖晶石基體的煅燒耐火陶瓷模制件，其中存在基于鉻剛玉和/或剛玉的較粗顆粒以及基于ZrO2的較粗顆粒。
2.權(quán)利要求1的模制件，其中，與尖晶體基體的顆粒相對的較粗顆粒由組分鉻剛玉和鋯剛玉組成。
3.權(quán)利要求1的模制件，其中剛玉顆粒和/或鉻剛玉顆粒的平均直徑(d50)為0.5-10mm。
4.權(quán)利要求1的模制件，其中含ZrO2的顆粒的平均直徑(d50)為0.5-10mm。
5.權(quán)利要求1的模制件，其中尖晶石基體占總重量的10-70重量％。
6.權(quán)利要求1-5之一的模制件用作廢物焚燒爐，特別是特殊廢物焚燒爐的內(nèi)襯的應(yīng)用。
7.用于制備權(quán)利要求1-5之一的模制件的配料，其含7.12-35重量％的顆粒級分＜0.5mm的Cr2O3，7.21-15重量％的顆粒級分大于或等于0.2mm的ZrO2，7.31-12重量％的顆粒級分＜0.5mm的MgO，7.438-96重量％的顆粒級分＜10mm的Al2O3。
8.權(quán)利要求7的配料，其中至少部分組分MgO、Al2O3或Cr2O3是以尖晶石存在。
9.權(quán)利要求8的配料，其中至少部分組分是以MA-尖晶石或MCA-尖晶石存在。
10.權(quán)利要求7的配料，其中Cr2O3的含量為5-25重量％。
11.權(quán)利要求7的配料，其中ZrO2含量為1-6重量％。
12.權(quán)利要求11的配料，其中Al2O3含量為64-87重量％。
13.權(quán)利要求7的配料，其中Fe2O3含量為＜0.5重量％。
14.權(quán)利要求7的配料，其中ZrO2組分由含斜鋯石的原料形成。
15.權(quán)利要求7的配料，其中ZrO2組分由燒結(jié)-鋯富鋁紅柱石、熔融-鋯富鋁紅柱石、燒結(jié)-鋯剛玉、熔融-鋯剛玉或ZAC材料形成，這些材料可單獨或混合使用。
16.權(quán)利要求7的配料，其中ZrO2組分以粒度為1-4mm存在。
17.權(quán)利要求7的配料，其中MA-尖晶石的含量為5-25重量％。
18.權(quán)利要求7的配料，其中Cr2O3和含MgO的組分中的至少一種以顆粒級分＜0.2mm存在。
19.權(quán)利要求7的配料，其中Cr2O3和含MgO的組分中的至少一種以顆粒級分＜0.1mm存在。
20.權(quán)利要求7的配料，其中最大30重量％是以級分＜0.1mm的Al2O3存在。
21.權(quán)利要求7的配料，其中Al2O3以粒度＞0.2mm存在。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有基于(Mg)
文檔編號C04B35/443GK1514810SQ02811458
公開日2004年7月21日 申請日期2002年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月8日
發(fā)明者B·布赫貝格, M·霍爾恩, R·尼利卡, B 布赫貝格 申請人:里弗雷克特里知識產(chǎn)權(quán)兩合公司