专利名称：氧化镁－氧化锆砖的应用的制作方法
耐火材料和产品大体上可分为基本产品和非基本产品。
基本类(烧制的)产品包括氧化镁-氧化锆产品(下面将被称作MZA)和以氧化镁-锆石为基础的产品(下面将被称作MZ)。
MZA产品通常是以烧结和/或熔融的氧化镁和二氧化锆(ZrO2)为基础制成的。从矿物学上看，它们包括方镁石(MgO)和稳定的或不稳定的二氧化锆，同时，它们还常常包括，有时是少量的锆酸钙，以及少量的硅酸盐相。
如果二氧化锆是部分或完全稳定的，通过扩散方法可产生直接键合的MgO-ZrO2。通过这种方法可改善其机械热特性。
MZA砖具有很高的散裂抵抗力和很高的折射能力。因此，它们主要用于煅烧石灰、白云石、菱镁石，或水泥的旋转管式窑或竖式窑。
典型的一批MZ产品包括烧结的和/或熔融的氧化镁和硅酸锆(ZrO2xSiO2)。硅酸锆与氧化镁反应生成镁橄榄石和稳定的二氧化锆。通常并不是所有的氧化镁组份都转化成镁橄榄石。因此，矿物学上的方镁石组份仍留在砖中。由于它们良好的耐化学性，特别是耐碱、碱盐和/或SO2/SO3的特性，MZ制品可用于玻璃熔融炉的再生室。
这种MZA/MZ制品的相关技术和典型配方，可见于Gerald Routschka(ISBN 3-8027-3146-8)的“Taschenbuch feuerfeste Werkstoffe”[防火材料手册]。
本发明涉及本身是已知的产品氧化镁-氧化锆，但也涉及氧化镁-氧化锆产品在玻璃熔融炉再生室中的应用，上述熔融炉至少是暂时地或定期地在一种还原的气氛下操作。
正如前言和Routschka所引用的文献中所述，到目前为止，氧化镁-硅酸锆产品一直都用在玻璃熔融槽的包封中，特别是用在这种包封材料的碱金属硫酸盐的冷凝区。该区的温度为800-1100℃。
为了减少废气中NOx的含量，有人建议玻璃熔融槽应在还原气氛下操作。在这种情况下，废气中NOx的含量可以减少2/3-5/6。
其缺点是，在再生室中的废气一侧发生“束”(”skeins”)的还原，这会对氧化镁-硅酸锆砖的使用寿命产生不利的影响。材料中至少有部分的镁橄榄石(Mg2SiO4)分解成钠/镁硅酸盐。含CaO的硅酸盐相也会转化。结果，包封材料不再具有所须的稳定性。
令人惊奇的是，现在人们已经确定，如果不使用已知建议用于玻璃槽再生室的MZ产品，而使用以氧化镁-氧化锆(MZA)为基础的产品，就可避免这类问题。
人们对其具有决定性意义的优点表示怀疑的地方在于这些产品的硅酸盐比例要比MZ产品低得多，因此不会发生上述显微结构的破坏，或发生破坏的程度很小。
ZrO2对碱冷凝区的腐蚀物质具有极好的耐腐蚀性，即使玻璃熔融罐是在还原气氛下操作，而且还原气氛相应地达到再生室。即使玻璃熔融槽只是暂时在还原气氛下操作，情况也是如此。
对要求保护的应用而言，砖(包封砖)的导热系数(MLF)是一个重要的参数，同时，比热容量(C)或相关体积热容量(比热容量c和表观密度R的产品)也是重要的。此外，导热系数与比热容量或体积相关热容量的比例也是值得关注的。
使用所述的MZA产品可以使各种参数得到理想的数值，即-高的导热系数可以确保热量理想地快速通过砖，-比氧化锆砖的比热容量高大约50％的比热容量，例如，可以储存更多的热量。
-理想的/更快的温度平衡使得有可能得到更高的热扩散系数值(超过1m2/秒)。
与C2S键合的氧化镁砖相比，MZA制品也具有显著的优点。C2S产品的硅酸二钙相中的方镁石和CaO会被废气中的SO3分别转化成硫酸盐或硫化物。这又会使砖的显微结构受到破坏。
对所列的应用而言，SiO2的含量(硅酸盐相)越低，砖的特性就越理想。按照一个实施方案，SiO2的含量要低于1.0重量％，按照另一个实施方案，其含量要低于0.5重量％(相对于总批量和/或总的模制部件)。
按照一个实施方案，CaO的含量(例如，CaO可以锆酸钙的形式提供)低于2重量％。
MZA制品的矿物学组成可在已知范围内变动(Routschka，op.Cit.)。
按照一个实施方案，该产品包括5-35重量％ZrO2、65-95重量％MgO和其它组份最多为5重量％，按照另一个实施方案，其它组份最多为2％。
按DIN EN 993-第1章测定的开口孔隙率为11-15体积％，或按照一个实施方案为12-14体积％之间。
在1700℃以上温度下烧制之后，表观密度可以达到3.20-3.55g/cm3，或按照一个实施方案可以达到3.25-3.40g/cm3。在这种情况下，表观密度是按DIN EN 993-第1章进行测定。
按DIN EN 993-第5章关于烧制制品的条款进行测定，冷耐压强度为50-150N/mm2’或按照一个实施方案为70-85N/mm2。
导热系数(按Ber.Dtsch.Keram.Ges.[德国陶瓷协会报告]34(1957)，183-189中的其它物品中间的“分类”进行测定)在3-4W/Km(1000℃)的范围内。
一批材料的粒度大小原则上不受限制。可通过二氧化锆矿引入二氧化锆，作为商业生产的二氧化锆(不稳定的、部分稳定的或完全稳定的)的比例在＜0.5mm的范围内，例如，可分成(大约)一半，按照一个实施方案为＜0.1和0.1-0.5mm之间。
按照一个实施方案，烧结氧化镁或熔融氧化镁组份使用的粒度范围达6mm。在这种情况下，＞1mm的组份可能构成2/3氧化镁总加料量的一半。下面将详述两种配方/批次的内容，包括烧制之后所达到的特性特点。
用这种方法制成的砖，成功地在一个工程实验中进行了试验，改善了(玻璃熔融槽)包封操作中所发生的状况。上述砖特别在还原气氛下进行了试验，其本身表明优于传统的氧化镁-硅酸锆砖。
权利要求
1.一种氧化镁-氧化锆砖在玻璃熔融炉再生室中的应用，该熔融炉至少是部分地在还原气氛下操作。
2.权利要求1的应用，其中，砖的SiO2含量＜1.0重量％。
3.权利要求1的应用，其中，砖的CaO含量＜2.0重量％。
4.权利要求1的应用，其中，上述砖包括5-35重量％ZrO2、65-95重量％MgO以及其它组份最多为5重量％。
5.权利要求1的应用，其中，上述砖包括最多2％其它组份。
6.权利要求1的应用，其中，砖的开口孔隙率为11-15体积％。
7.权利要求1的应用，其中，烧制后的砖的表观密度为3.20-3.60g/cm3。
8.权利要求1的应用，其中，烧制后的砖的冷耐压强度为50-150N/mm2。
全文摘要
本发明涉及一种氧化镁－氧化锆砖在玻璃熔融槽再生室中的应用，该熔融槽至少是部分地在还原气氛下操作。
文档编号C04B35/482GK1646447SQ03808505
公开日2005年7月27日 申请日期2003年3月6日 优先权日2002年4月17日
发明者T·维歇尔特, B·施马伦巴赫, M·盖斯, C·马伊切诺维克 申请人:里弗雷克特里知识产权两合公司