本發(fā)明涉及耐火材料加工制備領(lǐng)域，尤其涉及一種一包到底鐵水包用含鋅鋁尖晶石鋁碳化硅碳磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
一包到底技術(shù)是指高爐鐵水進(jìn)入鐵水包后經(jīng)過鐵水預(yù)處理流程時不更換鐵水包，預(yù)處理后直接將鐵水兌入轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行煉鋼操作。一包到底技術(shù)運輸鐵水，可以取消煉鋼倒灌坑，即減少一次鐵水倒包作業(yè)工序，具有縮短工藝流程、緊湊總圖布置等特點，可產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。此外，根據(jù)日本JFE精濱廠的生產(chǎn)經(jīng)驗，減少一次倒包作業(yè)，可減少鐵水溫降20-30℃。
一包到底的技術(shù)優(yōu)勢：1.減少鐵水溫降，多加廢鋼，降低能源消耗；2.縮短煉鐵工藝流程，簡化生產(chǎn)作業(yè)；3.縮短鐵水包吊運時間；4.減少煉鐵廠使用鐵水包數(shù)量；
環(huán)保優(yōu)勢：采用傳統(tǒng)魚雷罐車運輸鐵水時，因鐵水倒灌而帶來的煙塵總風(fēng)量為96萬m3/h。如果采用一包到底的技術(shù)運輸鐵水，可避免因鐵水倒灌引起的煙塵污染，有利于清潔生產(chǎn)，保護(hù)環(huán)境。
一包到底技術(shù)要求鐵水包耐火材料工作襯具有高的使用壽命。鐵水包耐火材料工作襯的使用壽命低是制約一包到底技術(shù)大規(guī)模推廣使用的瓶頸。一包到底對鐵水包工作襯所用耐火材料的要求為：1.較好的抗渣侵蝕性能；2.與脫硫劑較低的反應(yīng)性，耐脫硫劑的侵蝕性能；3.較高的強度，具有較好的抗機(jī)械沖刷性能；4.較好的抗熱震穩(wěn)定性能，不易發(fā)生開裂和剝落；目前，其工作襯主要是采用鋁碳化硅碳磚，永久襯采用葉蠟石磚砌筑。由于鋁碳碳化硅碳磚工作襯在使用不耐脫硫劑侵蝕，使用壽命亟待提高。
鋅鋁尖晶石(ZnAl2O4)是典型的(A)[B]2O4化合物，屬面心立方緊密堆積，F(xiàn)d3m空間群，其中A、B分別代表二價、三價陽離子，()和[]分別表示在單位晶胞中，A位置有8個四面體配位，B位置有16個八面體配位。在通常的鋅鋁尖晶石結(jié)構(gòu)中，二價Zn2+占據(jù)A位置，3價Al3+占據(jù)B位置。鋅鋁尖晶石是典型的寬帶隙材料，多晶ZnAl2O4的光學(xué)帶隙是3.8eV，這決定了ZnAl2O4對波長大于320nm的可見光有較好的透過性；與鎂鋁尖晶石相似，鋅鋁尖晶石具有高熔點(1950℃)，較低的熱膨脹系數(shù)(25℃～900℃，7.0×10－6/℃)、高的熱穩(wěn)定性。與鎂鋁尖晶石一個顯著的不同是鋅鋁尖晶石不僅對堿性有較強的耐腐蝕性，而且對酸性同樣具有較強的耐腐蝕性。由于鋅鋁尖晶石擁有以上優(yōu)異的性能，因此，目前在工業(yè)上已獲得了一定的應(yīng)用。例如在石油化工行業(yè)用作烯烴族的脫水催化劑、甲醇、乙醇合成的脫水催化劑，催化劑載體材料；在光電子行業(yè)，用作紫外線光電材料，光學(xué)和電子涂層材料；在高溫行業(yè)中作為鋼液中銅元素的過濾器，替代莫來石原料制備高爐陶瓷杯原料等。目前鋅鋁尖晶石的制備方法主要有固相反應(yīng)法、共沉淀法、溶膠－凝膠法，水熱法和熔鹽法等。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種鐵水包用含鋅鋁尖晶石鋁碳化硅碳磚及其制備方法，用以提高一包到底用的鐵水包的工作襯的使用壽命。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種鐵水包用含鋅鋁尖晶石鋁碳化硅碳磚，是由以下組分按重量份數(shù)組成：3mm≤粒度≤5mm的板狀剛玉10-15份、1mm≤粒度＜3mm的板狀剛玉20-25份、200目的板狀剛玉2-10份、粒度≤1mm的鋅鋁尖晶石15-20份、1-3mm的碳化硅10-20份、200目的碳化硅5-10份、粒度≤0.15mm的鱗片狀石墨7-10份、α-Al2O3細(xì)粉3-5份、部分穩(wěn)定氧化鋯4-6份，氧化鑭0.5-1.5份。
所述的板狀剛玉中按重量百分比含量Al2O3≥99.5％，Na2O≤0.15％。
所述的碳化硅中按重量百分比含量SiC≥97.0％。
所述的鱗片石墨中按重量百分比含量C：95-98％。
所述的α-Al2O3細(xì)粉中按重量百分比含量Al2O3≥99.5％，粒度≤0.045mm。
所述的部分穩(wěn)定氧化鋯中按重量百分比含量ZrO2≥95.0％，CaO 3-4％，粒度≤0.045mm。
所述的氧化鑭中按重量百分比含量La2O3≥99.0％，粒度≤0.045mm。
所述的鋅鋁尖晶石為氧化鋅和工業(yè)氧化鋁通過固相反應(yīng)法制備，其中按重量百分比含量Al2O3：55％-60％，ZnO：40％-45％。
所述的結(jié)合劑為熱固性的酚醛樹脂。
一種鐵水包用含鋅鋁尖晶石鋁碳化硅碳磚的制備方法，該方法包括如下步驟：
1)按上述的重量份配比，稱取板狀剛玉、碳化硅和鋅鋁尖晶石，于混砂機(jī)中預(yù)混8～10分鐘，然后再加入剩余的原料，混碾12～15分鐘；
2)將混合好的物料加入模具中，在600噸～1000噸摩擦壓磚機(jī)上加壓，制成坯體；
3)將坯體送入干燥窯干燥，干燥窯熱風(fēng)入口溫度40～60℃，保溫區(qū)間溫度180℃，出口溫度40～60℃，干燥時間不小于16小時。
與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1)鋅鋁尖晶石具有較低的熱膨脹系數(shù)，因此引入鋅鋁尖晶石提高了磚的抗熱震穩(wěn)定性；
2)鋅鋁尖晶石具有較好的抵抗酸性及堿性渣侵蝕的性能，顯著提高了一包到底用鐵水包的使用壽命；
3)鋅鋁尖晶石具有較好的熱態(tài)化學(xué)穩(wěn)定性能，避免磚在使用過程中產(chǎn)生因化學(xué)變化引起的體積膨脹；
4)由于鋅鋁尖晶石的加入使制品的熱導(dǎo)率明顯降低，采用本發(fā)明制作的產(chǎn)品作為爐襯可明顯降低鐵水的熱量散失，降低能耗；
5)氧化鋯在使用過程中氧化鋯相變產(chǎn)生的微裂紋可提高熱震穩(wěn)定性；
6)氧化鑭在高溫下與氧化鋁反應(yīng)生成高熔點的鋁酸鑭結(jié)合相(熔點2080℃)，提高磚的致密度和高溫強度。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的實施方式進(jìn)一步說明：
一種鐵水包用含鋅鋁尖晶石鋁碳化硅碳磚，是由以下組分按重量份數(shù)組成：3mm≤粒度≤5mm的板狀剛玉10-15份、1mm≤粒度＜3mm的板狀剛玉20-25份、200目的板狀剛玉2-10份、粒度≤1mm的鋅鋁尖晶石15-20份、1-3mm的碳化硅10-20份、200目的碳化硅5-10份、粒度≤0.15mm的鱗片狀石墨7-10份、α-Al2O3細(xì)粉3-5份、部分穩(wěn)定氧化鋯4-6份，氧化鑭0.5-1.5份。
所述的板狀剛玉中按重量百分比含量Al2O3≥99.5％，Na2O≤0.15％。
所述的碳化硅中按重量百分比含量SiC≥97.0％。
所述的鱗片石墨中按重量百分比含量C：95-98％。
所述的α-Al2O3細(xì)粉中按重量百分比含量Al2O3≥99.5％，粒度≤0.045mm。
所述的部分穩(wěn)定氧化鋯中按重量百分比含量ZrO2≥95.0％，CaO 3-4％，粒度≤0.045mm。
所述的氧化鑭中按重量百分比含量La2O3≥99.0％，粒度≤0.045mm。
所述的鋅鋁尖晶石為氧化鋅和工業(yè)氧化鋁通過固相反應(yīng)法制備，其中按重量百分比含量Al2O3：55％-60％，ZnO：40％-45％。
所述的結(jié)合劑為熱固性的酚醛樹脂。
一種鐵水包用含鋅鋁尖晶石鋁碳化硅碳磚的制備方法，該方法包括如下步驟：
1)按上述的重量份配比，稱取板狀剛玉、碳化硅和鋅鋁尖晶石，于混砂機(jī)中預(yù)混8～10分鐘，然后再加入剩余的原料，混碾12～15分鐘；
2)將混合好的物料加入模具中，在600噸～1000噸摩擦壓磚機(jī)上加壓，制成坯體；
3)將坯體送入干燥窯干燥，干燥窯熱風(fēng)入口溫度40～60℃，保溫區(qū)間溫度180℃，出口溫度40～60℃，干燥時間不小于16小時。
實施例見表1：
表1：一種鐵水包用含鋅鋁尖晶石鋁碳化硅碳磚配比及性能對比
以上結(jié)果表明，和對比例相對比按照本發(fā)明制作的產(chǎn)品具有較好的抗熱震穩(wěn)定性和抗渣性能。由于鋅鋁尖晶石的加入，實施例所有試樣的熱導(dǎo)率明顯低于對比例，采用本發(fā)明制作的產(chǎn)品作為一包到底鐵水包工作襯可明顯降低鐵水的熱量散失，降低能耗。