專利名稱：防滲透抗侵蝕耐火材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火材料，特別是防滲透抗侵蝕耐火材料。
由于傳統(tǒng)的鋁電解槽用耐火材料，在高溫下會(huì)被槽中的液態(tài)或蒸汽態(tài)的Na+、NaF和冰晶石滲透侵蝕，導(dǎo)致耐火材料結(jié)構(gòu)被破壞，進(jìn)一步滲透到隔離層時(shí)，電解槽保溫效果欠佳，表面溫度升高，冰晶石大量流失。為了解決此問題，國內(nèi)外同行做了大量研制試驗(yàn)取得了一些進(jìn)展，有的申請了專利，如中國專利申請?zhí)?6120239.4.鋁電解槽用抗侵蝕耐火材料，提供了一種解決方案，但未見實(shí)施效果報(bào)道。
本發(fā)明的目的在于提供一種防滲透抗侵蝕耐火材料的新配方，這種耐火材料與Na+、NaF和冰晶石蒸汽或液體接觸時(shí)快速形成一層釉面層，阻止Na+、NaF和冰晶石繼續(xù)向下滲透，且可避免定形耐火材料因長期使用而出現(xiàn)裂紋。
本發(fā)明的化學(xué)組成重百分比為SiO250～55％、Al2O335～40％、Fe2O3＜3％、TiO2+雜質(zhì)＜7％，由多種低鐵鋁硅質(zhì)耐火材料破成骨料，與粉料按比例混合而成，骨料與粉料之比為50～60∶30～40，其中骨料粒徑＜6mm，分三個(gè)級別組成，3～6mm的占30～35％，1～3mm占20～25％，＜1mm的占10～15％，化學(xué)成分控制在SiO250～60％、Al2O340～50％，其中骨料起骨架作用，細(xì)粉采用各種低鐵鋁硅質(zhì)耐火材料加1％左右的TiO2，共磨成粒徑小于0.088mm粉料，化學(xué)成分控制在Al2O325～30％、SiO265～70％，其作用在于將骨料膠結(jié)成一整體。由于本發(fā)明采用了優(yōu)選特定的配方和合理的顆粒級配，避免了對原料的特殊要求，既可采用普通鋁硅質(zhì)耐火材料，也可采用高硅質(zhì)的耐火材料，只要骨料與顆粒料級配恰當(dāng)，Al2O3和SiO2在要求范圍內(nèi)，再添加1％左右的TiO2即可。而且本發(fā)明與其它材料同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室作抗腐蝕試驗(yàn)，其效果優(yōu)于其它材料。
對比試驗(yàn)結(jié)果說明如下

圖1是本發(fā)明試樣結(jié)果圖2是加拿大試樣結(jié)果圖3為國內(nèi)某廠試樣結(jié)果圖中，[1]為耐火磚，[21]為本發(fā)明試樣所用防滲抗侵蝕耐火材料，[13]為本發(fā)明形成的釉面層，[22]、[23]、[32]、[33]分別為第二種、第三種耐火材料和形成的釉面層。圖中均采用120×120×65mm，正中帶Ф50mm通孔的耐火磚，在三塊試驗(yàn)磚底下墊放厚10mm的120×120mm耐火板，將三種不同的防滲透抗侵蝕耐火材料加入孔中，邊加邊夯實(shí)，至高度為50mm的地方，在夯實(shí)過程中，用力一樣均勻，次數(shù)一樣；將冰晶石加入孔內(nèi)至與磚面平；在試驗(yàn)磚上蓋好120×120×10mm的耐火蓋板；將三種試樣連同其墊板、蓋板，送入電爐中，于950℃，保溫48小時(shí)，冷卻后取出；切開三個(gè)試樣觀察斷面、釉面生成情況，并測量未反應(yīng)防滲料高度與釉面厚度，其結(jié)果如下圖1中釉面厚為1～3mm，未反應(yīng)防滲料高度為48mm，圖2中釉面層1～3mm，未反應(yīng)防滲料高度為47mm；圖3中，釉面層厚度為1～3mm，未反應(yīng)防滲料高度為45mm。
以上結(jié)果表明，本發(fā)明的防滲料生成釉面層的速度快于其它二種，明顯優(yōu)于第3種。其原因在于本發(fā)明Al2O3含量范圍非常適于生成釉面，而第三種因Al2O3含量較低生成釉面慢，其防滲料中SiO2與F-的反應(yīng)生成揮發(fā)性SiF4較多，故未反應(yīng)防滲料的厚度較低，第二種因?yàn)槠滗X含量較高，故生成速度也較慢。
為了檢驗(yàn)釉面層的質(zhì)量，我們作了進(jìn)一步試驗(yàn)，其方法如下按前述試驗(yàn)方法，將試樣冷卻卻取出，從試樣孔的下方將未反應(yīng)的防滲料掏空只留下釉面層，再在釉面上加冰晶石至磚面平，然后蓋好蓋板，送入爐內(nèi)于950℃保溫48小時(shí)冷卻取出，觀察結(jié)果顯示圖1、圖2的釉面平整，圖3釉面下塌，這說明圖3中的釉面質(zhì)量不好，其原因是生成的釉面中鈉霞石成分較圖1、圖2低(鈉霞石的熔點(diǎn)為1526℃)，且因?yàn)槠銯e2O3、K2O、Na2O等低熔點(diǎn)物質(zhì)都降低了釉面的熔點(diǎn)。
通過以上對比試驗(yàn)證明，在本發(fā)明范圍內(nèi)配成的干式搗打料，其防滲透抗侵蝕性能優(yōu)于其它二種，且原料可采用普通鋁硅質(zhì)耐火材料，它將對推廣應(yīng)用產(chǎn)生積極效果。
權(quán)利要求
1.一種防滲透抗侵蝕耐火材料，其特征在于其化學(xué)組成的重量百分比為SiO250～55％、Al2O335～40％、Fe2O3＜3％、TiO2+雜質(zhì)＜7％，雜質(zhì)包括K2O、Na2O、CaO、MgO等。
2.如權(quán)利要求1所述的一種防滲透抗侵蝕耐火材料，特征在于其干式散狀搗打料由各種低鐵鋁硅質(zhì)材料按骨料細(xì)粉之比為50～60∶40～50的比例混合而成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種防滲透抗侵蝕耐火材料，其特征在于骨料的粒徑小于6mm，其中3～6mm的占30～35％，1～3mm的占20～25％，小于1mm的占10～15％，化學(xué)成分控制在Al2O340～50％、SiO250～60％；細(xì)粉部分粒徑小于0.088mm，由各種低鐵鋁硅質(zhì)材料加1％的TiO2共磨而成，其化學(xué)成分控制范圍為Al2O325～30％、SiO265～70％。
全文摘要
一種防滲透抗侵蝕耐火材料,其配方化學(xué)組成為S
文檔編號(hào)C04B35/14GK1252396SQ9911564
公開日2000年5月10日 申請日期1999年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月16日
發(fā)明者王孝明, 李舉瑞 申請人:王孝明