含鋯耐火材料全面介紹

在科技高速發(fā)展的形勢下，制取耐高溫、抗腐蝕、高性能、益的新型材料，首先須解決制取過程中所需要的耐火材料，而熔點高、化學穩(wěn)定好、高溫性能良氧化物材料并不多。

含鋯原料通常具有高的熔化溫度、較強的耐腐蝕性、良好的抗熱震性和較高的化學穩(wěn)定性，故作為一種新興耐火材料，被廣泛用于冶金、建筑、化工等行業(yè)領(lǐng)域，常被用做玻璃窯用耐火材料、冶金工業(yè)用耐火材料、水泥窯用耐火材料以及其它工業(yè)窯爐用耐火材料等。

一、用于玻璃窯的耐火材料

含鋯耐火材料原料主要用在玻璃熔窯的熔化部、上部、側(cè)墻、流液洞等部位。主要品種有：致密鋯英石磚、熔鑄鋯剛玉磚、鋯莫來石熔鑄磚、再結(jié)合型ASZ磚等。

1、致密鋯英石磚
按顯氣孔率高低，可分為高致密型(ZS-G)和致密型(ZS-Z)。
特點：高致密、低氣孔率。

應用：玻璃池窯熔化部的胸墻，拱腳、池底密封層等部位。

主要原料：鋯英砂細粉。

制作方法：經(jīng)配制料漿、澆注成型、高溫燒成可得制品。

2、熔鑄鋯剛玉制品
也稱AZS熔鑄磚，AZS分別代表Al2O3、ZrO2、SiO2，是目前玻璃熔窯的關(guān)鍵部件所需的耐火材料。目前國際通用的熔鑄鋯剛玉制品的等級劃分為Zr-33、Zr-36、Zr-41等，分別對應的ZrO2含量為33%、36%、41%。

特點：抵抗玻璃液的侵蝕性較強。

應用：一般用在玻璃熔窯的熔化部、窯壁等部位。

主要原料：工業(yè)氧化鋁、鋯英石精礦和添加劑(純堿、硼砂等)。除使用鋯英石外，ZrO2還可以以氧化鋯、斜鋯石或脫硅鋯的形式引入。

制作方法：原料在電弧爐中經(jīng)氧化電熔、澆鑄成型、退火和機械加工后可得制品。

熔鑄剛玉磚

3、鋯莫來石熔鑄制品
鋯莫來石熔鑄制品主要礦物相是莫來石、斜鋯石、剛玉和部分玻璃相。
特點：晶體結(jié)構(gòu)致密，荷重軟化溫度高，抗熱震性好，常溫及高溫下機械強度高，耐磨性好，熱導率高，具有良的抗熔渣和玻璃液侵蝕的能力。

應用：可用于玻璃熔窯窯壁等部位，也可廣泛應用于冶金加熱爐、均熱爐、電石爐的出料口等要求耐磨的部位。

主要原料：工業(yè)氧化鋁、鋯英石精礦和添加劑（純堿等)。

制作方法：原料在電弧爐中經(jīng)電熔、澆鑄成型、退火和機械加工后可得制品。
 

鋯剛玉莫來石磚

4、再結(jié)合型AZS制品
應用：砌筑玻璃池窯的底、墻和用做蓄熱室格子磚
主要原料：電熔AZS磚（如電熔鋯-剛玉磚或電熔鋯-莫來石磚的廢品、邊角料或回收殘磚)。

制作方法：原料經(jīng)粉碎、成型和燒成而制得。
除上面介紹的幾種制品外，在玻璃窯上使用的還有AZS燒成磚、ZrO2含量在90%以上的熔鑄氧化鋯磚、含鋯搗打料等等。

二、用于冶金工業(yè)的耐火材料

應用含鋯原料制作的耐火材料在冶金工業(yè)中應用十分廣泛，在冶金行業(yè)常用的剛玉質(zhì)、高鋁質(zhì)、鎂碳質(zhì)等耐火材料中添加一定量的氧化鋯，可以改善這些材料的化學穩(wěn)定性、熱震穩(wěn)定性以及強度等指標。按材質(zhì)可分為：鋯英石質(zhì)制品、氧化鋯質(zhì)制品、鋁鋯碳質(zhì)制品、鋯碳質(zhì)制品、鋯酸鈣質(zhì)制品、硼化鋯質(zhì)制品等。
1、鋯英石質(zhì)制品
其ZrO2含量一般在60%以上，顯氣孔率在16%~23%，體積密度一般隨ZrO2含量的增加而增加。
特性：耐高溫、抗酸性渣好、侵蝕小、粘渣輕微、熱膨脹系數(shù)小、熱震穩(wěn)定性好。

應用：可較好地用做盛鋼桶內(nèi)襯，可砌筑在鋼水直接沖擊的部位、渣線部位、水口周圍等關(guān)鍵部位，還可用做盛鋼桶水口、中間包水口、座磚等。

主要原料：鋯英石精礦，并可根據(jù)需要適當加入些結(jié)合粘土、葉蠟石、氧化鉻、氧化鋯等。

制作方法：通常情況下，由于鋯英石顆粒的粒徑較小，不太適合直接用來制磚，這就需要將鋯英石原料和部分結(jié)合粘土經(jīng)混煉、半干壓成形、制成荒坯，經(jīng)干燥后在不高于1550℃的溫度下煅燒，再經(jīng)破碎，可得到較大粒徑的熟料顆粒，再用來配料、制磚。
 

鋯英石剛玉磚系列制品

2、氧化鋯質(zhì)制品
氧化鋯質(zhì)制品一般是指ZrO2主成分的制品（有時也將鋯英石質(zhì)水口及座磚等稱作氧化鋯質(zhì)制品)。

特點：耐高溫、耐侵蝕、抗沖刷。

應用：主要可用做小方坯連續(xù)鑄鋼用定徑水口、連續(xù)鑄鋼用長水口和浸入式水口的渣線套、熔煉鉑、銠、銥等貴重金屬及合金的坩堝等。
主要原料：所用原料為各種粒度的鋯英石和多種氧化鋯原料)成型方法不同，對原料粒度有不同的要求)，包括斜鋯石各種純度的穩(wěn)定、半穩(wěn)定及單斜氧化鋯。

制作方法：品種繁多，成型方法也有很多種，如：泥漿澆注法、熱壓注法、機壓法、等靜壓法等。
 

氧化鋯水口芯

3、鋁鋯碳質(zhì)制品
鋁鋯碳質(zhì)制品是在鋁碳質(zhì)制品的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，根據(jù)不同的用途，各種制品中ZrO2含量是不同的，一般在2%~11%。

特點：同相應的鋁碳材質(zhì)相比，具有更好的抗氧化性、熱震穩(wěn)定性和抗沖刷性及更高的強度，故使用壽命也較長。

應用：主要可用做鋼包（或中間包)滑動水口磚、長水口、塞棒、浸入式水口等。

主要原料：根據(jù)不同的用途，氧化鋯的加入方式也有差別：一般是加入鋯莫來石，也有加入氧化鋯、鋯剛玉或鋯英石精礦。
 

鋁鋯碳滑動水口磚

4、鋯碳質(zhì)制品
常用鋯碳質(zhì)制品中的ZrO2含量一般為50%~80%。

特點：具有的好的耐侵蝕性，可明顯提高產(chǎn)品的使用壽命。

應用：鋯碳質(zhì)制品一般不單獨使用，主要是作為復合部分用在長水口或浸入式水口的渣線部位。

主要原料：部分穩(wěn)定氧化鋯、單斜氧化鋯、石墨等。

制作方法：一般采取樹脂作為結(jié)合劑，使用等靜壓法成型。

5、鋯酸鈣-石墨質(zhì)制品
應用：主要可用做復合浸入式水口內(nèi)襯，可有效減少澆鋼過程中鋼水中的Al2O3在水口內(nèi)壁上沉積而引起的堵塞情況，從而可改善作業(yè)狀況，提高連澆爐數(shù)。

主要原料：鋯酸鈣、石墨、碳化硅等。

制作方法：成型時與要復合的其它材料一起采取復合加料的方式，進行等靜壓成型。

6、硼化鋯-石墨質(zhì)制品
特點：與鋯碳質(zhì)制品相比，具有更良的抗侵蝕性。

應用：主要可用做復合浸入式水口內(nèi)襯，目前使用還不是很廣泛。

主要原料：硼化鋯、氮化鋁、金屬鋁、石墨、碳化硅等。

3.用于其它行業(yè)的耐火材料

除了上面介紹的以外，在其它行業(yè)中也應用著種類繁多的含鋯耐火材料，如水煤漿加壓氣化爐用鉻鋁鋯磚、高溫窯爐內(nèi)襯用氧化鋯空心球磚、氧化鋯耐火纖維及制品等等。

1、鉻鋁鋯磚
特點：強度高、耐火度高、耐侵蝕和抗沖刷，能適應惡劣的使用條件。

應用：主要做作水煤漿加壓氧化爐的內(nèi)襯。

主要原料：氧化鉻、氧化鋁細粉和高純氧化鋯細粉。

制作方法：各種原料和結(jié)合劑經(jīng)充分混煉后機壓成形、磚坯經(jīng)干燥后需在1700~1800℃溫度下燒成。

耐磨滑軌磚 鉻鋁鋯磚

2、氧化鋯空心球磚
特點：性能良的高溫隔熱耐火材料，高使用溫度為2200℃。

應用：在冶金、石油化工、電子等工業(yè)的熱工設備中可作為直接接觸火焰的高溫內(nèi)襯材料。

主要原料：氧化鋯空心球是以氧化鋯為原料，氧化鈣（或氧化釔、氧化鎂）作穩(wěn)定劑，經(jīng)均勻混合，電弧法熔化后，熔體經(jīng)壓縮空氣噴吹而制得；氧化鋯空心球磚則是以氧化鋯空心球和氧化鋯細粉為主要原料，加硼酸水溶液作結(jié)合劑，混合均勻后經(jīng)振動加壓成型，制得的磚坯經(jīng)干燥后需在1700~1800℃下燒成。
 

氧化鋯空心球磚

3氧化鋯耐火纖維
又名多晶氧化鋯纖維或穩(wěn)定ZrO2纖維，是一種良的高溫隔熱材料，高使用溫度可達1600℃，大大高于常用的硅酸鋁纖維的高使用溫度。
特點：耐火度高，熱導率低，化學穩(wěn)定性好，有較強的抗侵蝕性能。
應用：可以進一步加工成各種耐火纖維制品，用做高溫、隔熱材料，如用做高溫電爐的內(nèi)襯，熔融金屬的過濾器，高溫催化劑載體等。

主要原料：氯氧化鋯。

制作方法：經(jīng)特殊工藝成型、干燥后，再經(jīng)熱處理而制得。

含鋯原料因其出色的性能，現(xiàn)已在耐火材料領(lǐng)域中得到廣泛應用。除上面所介紹的材料外，含鋯原料還可用在耐火定型制品或耐火澆注料中作為一種少量的添加物來使用，以改善材料的抗侵蝕或熱震穩(wěn)定性等性能。目前，含鋯耐火材料在科研、軍工及各工業(yè)部門需求量也在不斷擴大，是一種很有發(fā)展前途的特種耐火材料，應用范圍將會越來越廣。