锆英石基耐火制品

摘要

本发明通过使用陶瓷相填充锆英石基耐火材料制品的表面孔隙，显著降低表面开孔空隙及孔径，以提供具有改善性能的锆英石基耐火材料。

说明书

技术领域

本发明涉及通常具有改善表面性质的锆英石基耐火制品。

背景技术

锆英石使用温度高、化学稳定性好、耐腐蚀性强，是一种极好的特种耐火材料。如以锆英石为原料的致密锆英石砖：主要用于各类玻璃窑及与玻璃液接触部位的衬部。它具有强度高、抗侵蚀性强的优良性能。制品大都采用精选原料、细磨、等静压压制成形（或泥浆浇注成形）、再经高温烧制成制品的生产工艺。以锆英石为原料的标准锆英石砖：主要用于玻璃窑中不与玻璃液接触的窑底、窑墙等部位，及钢厂的盛钢桶和中间包上。

锆英石制品的主要成分为ZrO₂·SiO₂，锆英石在1680℃受热大量分解为ZrO₂和SiO₂，锆英石制品对多种熔融金属、酸性试剂和液态玻璃都具有良好的抗侵蚀性，但与碱性炉渣或与碱性耐火材料接触，容易发生侵蚀反应。

同时，由于熔融液体如金属、玻璃液与耐火制品直接接触，耐火材料具有开孔的表面也趋于吸附杂质或碎屑或表面趋于接收并聚集颗粒，这均会导致严重问题。

为克服上述问题，现有技术中尝试着采用原位形成耐火材料的组涂层或防腐层。

但这种涂层或防腐层较脆并易碎，不适于热循环。此外，因为另外层的热膨胀(或通常热性能)不同于内层的热膨胀(或通常热性能)，在涂层和内层间的界面上产生应力，从而负面影响表面质量，并且传热不均匀。

因此，急需一种具有改善性能的锆英石基耐火材料，在克服上述缺点的同时，保持锆英石基耐火材料已知的优异性质。

发明概述

本发明的目的提出改善的锆英石基耐火材料，克服上述缺点，同时保持锆英石基耐火材料已知的优异性质。

根据本发明，锆英石基耐火材料基质表面至少部分孔隙中具有烧结的陶瓷相。

根据本发明，锆英石耐火材料的表面仅需简单的浸渍和烧结即可实现陶瓷相的填充。

锆英石基耐火材料的表面孔隙优选用选自铝、硅、锆及镁的氧化物、其组合、铝及硅的氮化物及其组合进行填充。

适于浸渍的可选自溶液或悬浊液，锆英石表面可用提供所需金属原子的金属化合物溶液进行浸渍。适合的金属有机化合物包括正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、硅烷、醋酸锆或包括所需金属原子的螯合物等，适合的金属无机化合物包括硝酸盐、氯化物、氯氧化物等。

或者，以悬浮液形式引入，即将适合粒径的材料颗粒如平均粒径小于100nm悬浮在适合的液体载体如水或醇中。适合的材料例如是硅、铝、镁的金属颗粒或它们的氧化物或氮化物的颗粒等。

根据本发明，然后制品表面进行热处理进行烧结以在空隙中形成陶瓷相并与表面基质间形成有力的结合。

根据本发明，在烧结后可以有或无需对制品进行再次机械表面加工。

由于使用陶瓷相填充表面孔隙，使得耐火材料表面的开口孔隙率显著降低，从而减少锆英石基耐火材料与碱性炉渣或与碱性耐火材料之间由于孔隙直接接触导致的浸蚀，同时也减少耐火材料表面对于熔融液中杂质等的表面吸附和表面聚集。同时通过进一步烧结确保基质和填充物间有力的结合，以这种方式，能产生较小应力，减少剥落或开裂。同时根据本发明，耐火材料表面粗糙度也显著降低。

具体实施方式

为了更好描述本发明，现在通过不限制本发明范围的实施例进行说明。

实施例1–溶液浸渍锆英石耐火制品的表面。

通过制备50重量%醋酸铝(化学纯度)溶液。在加压下如2大气压下，在溶液中浸渍锆英石耐火制品4小时。然后干燥24小时以在表面开孔中形成凝胶。之后在900℃烧结2小时，以在表面开孔中形成氧化铝陶瓷相填充物。通过浸渍表面使得耐火材料表面的开口孔隙率降低高达40％。

实施例2–溶液浸渍锆英石耐火制品的表面。

通过混合50重量%正硅酸四乙酯(化学纯度)、50重量%异丙醇(化学纯度)形成浸渍溶液。在加压下如2大气压下，在溶液中浸渍锆英石耐火制品2小时。然后干燥24小时以在表面开孔中形成凝胶。在第一次浸渍和干燥后进行重复操作进行第二次浸渍和干燥，之后在1000℃烧结2小时，以在表面开孔中形成氧化硅陶瓷相填充物。在表面开口孔隙率降低同时，表面上的孔径也从未处理的制品平均表面孔径显著减少。

实施例3–悬浊液浸渍锆英石耐火制品的表面

重复实施例2，除了在水中悬浮氧化锆纳米颗粒形成悬浊液，颗粒平均粒径小于50nm。在悬浊液中浸渍锆英石耐火制品3小时。然后干燥24小时以在表面开孔中形成凝胶。在第一次浸渍和干燥后进在1000℃烧结2小时，以在表面开孔中形成氧化锆陶瓷相填充物。在表面开口孔隙率降低同时，表面上的孔径也从未处理的制品平均表面孔径显著减少。

上述具体实施例旨在说明本发明的优选的实施方式，以理解本发明的实质，而并不对本发明声称要求保护的范围加以限制，在此基础上可以进行显而易见的变化和改变。本发明的保护范围由权利要求书限定。