【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及耐火材料，特別是涉及一種火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料及其制備方法。
技術介紹
1、撿灰式火化機最大的特點是火化文明程度更高，可以實現一車一爐一尸，且在火化過程中不需要用其他工具翻動尸體，不會發生骨灰混淆。撿灰式火化機通常設置主燃燒室與再燃室，可以實現有毒有害氣體的充分燃燒，大大減少污染物排放。火化爐焚燒遺體過程中，可燃物種類復雜，包括遺體、遺物、棺材等。燃料供給不斷調整，火化過程中需要多次開關爐門，造成爐內燃燒條件波動較大，同時由于遺體火化的特殊性，撿灰式火化機在作業過程中，炕面受到高溫火焰和酸性體液的侵蝕，火化結束炕面退出后，會驟冷降溫，炕面極易發生剝落、開裂，導致火化機炕面使用壽命較短。目前火化機內襯及炕面主要采用粘土質、高鋁質耐火材料，使用4～5個月后，即須對炕面材料進行全面替換或大修，嚴重影響火化機的正常運行，頻繁更換炕面也增加了殯儀館的運營成本?；鸹瘷C爐襯由于高溫風化等原因，也容易發生開裂、剝落，開裂后的炕面裂縫極易造成尸油的滲透和聚集，尸油在炕面退出爐膛冷卻過程中，會繼續燃燒并產生異味，嚴重破壞工作環境品質，危害職工身心健康。隨著火化技術的進步，火化機用耐火材料要適應綠色、環保、長壽的發展要求，高熱穩定性、高強度爐膛磚的開發勢在必行；而撿灰式火化機的發展對抗熱震性、耐腐蝕性更佳的炕面用耐火材料的需求更為迫切。
2、上世紀90年代rhi公司首先提出鐵鋁尖晶石(feal2o4)作為一種耐火原材料使用，鐵鋁尖晶石屬于等軸晶系，體積密度4.38g/cm3、硬度7.5、熔點為1780℃、熱膨脹系數
3、近年來，錳鋁尖晶石(mnal2o4)作為一種新型尖晶石，因其較高的熔點(1850℃)、低熱膨脹系數((8.5～9.5)×10-6℃-1)、良好的結構柔韌性和耐腐蝕性等優異性能在工業上獲得了廣泛應用。尤其作為一種高溫耐火材料，因其高抗熱震性和良好的掛窯皮性，已成功替代傳統鎂鉻磚應用于水泥回轉窯燒成帶。此外，它在鋼鐵工業的鋼包底部和側壁、玻璃爐蓄熱室的格子磚等方面也有重要的應用。目前，錳鋁尖晶石的合成方法主要包括固相燒結法、溶膠凝膠法、等離子融合法等。當以氧化物為原料通過固相燒結反應合成錳鋁尖晶石時，由于mn離子價態的改變，很難合成高純度錳鋁尖晶石；溶膠-凝膠法合成時間較長，成本高，不適用于工業生產；等離子融合法能源消耗大，成本較高。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料及其制備方法，以解決上述現有技術存在的問題。本專利技術的耐火材料可以克服現有的耐火材料使用性能不理想、壽命短等問題，同時可以克服現有技術以氧化鐵和氧化錳為鐵源/錳源合成鐵鋁尖晶石、錳鋁尖晶石材料時存在的fe/mn離子變價、固相燒結所需溫度高、反應時間長等問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了如下方案：
3、本專利技術的技術方案之一：一種火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料，以質量百分比計，包括以下原料：80～95％的氧化鋁、5～20％的錳鐵合金。
4、進一步地，所述氧化鋁由氧化鋁骨料和活性氧化鋁微粉組成；所述氧化鋁骨料的粒度大于0mm小于等于3mm。
5、進一步地，以質量百分比計，所述氧化鋁骨料的占比為55～70％，所述活性氧化鋁微粉的占比為30～45％。
6、更進一步地，所述氧化鋁骨料由1mm＜粒度≤3mm和0＜粒度≤1mm的氧化鋁組成；所述1mm＜粒度≤3mm和0＜粒度≤1mm的氧化鋁的質量比為(50～55)：(5～15)。
7、進一步地，所述錳鐵合金的粒度≤100μm。
8、本專利技術的技術方案之二：一種上述火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料的制備方法，包括以下步驟：
9、將氧化鋁和錳鐵合金混煉均勻后壓制成型，得到磚坯；
10、將磚坯干燥后高溫燒成，得到所述火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料。
11、進一步地，所述干燥具體包括：干燥至磚坯的殘余水分＜1.5wt.％；所述干燥的溫度為50～150℃，時間為10～48h。
12、進一步地，所述高溫燒成在埋碳氣氛條件下進行；所述高溫燒成采用的設備為隧道窯或梭式窯；
13、所述高溫燒成的溫度為1600～1750℃，時間為5～15h。
14、本專利技術的技術方案之三：一種上述火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料在火化機制備中的應用。
15、鐵鋁尖晶石和錳鋁尖晶石均具有較高的熔點、低的熱膨脹系數，其中鐵鋁尖晶石具有優異的抗堿性介質侵蝕性能，錳鋁尖晶石具有良好的結構柔韌性和抗熱震性能。將二者作為復合增強相引入剛玉基體，可以獲得兼具優異的高溫強度、抗熱震性和抗侵蝕性能的火化機用長壽命耐火材料。
16、現有技術一般以feo、mno氧化物為原料，通過固相燒結制備鐵鋁尖晶石和錳鋁尖晶石，但存在fe2+和mn2+價態不易控、燒結溫度高、反應時間長等問題。而本申請以錳鐵合金為原料，原位引入細分散、高活性mno、feo微晶，通過液相燒結，構建得到了具有鐵鋁尖晶石和錳鋁尖晶石復合增強的材料(火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料，具有mno/feo@mn-fe核殼結構)，還解決了以feo、mno氧化物為原料制備鐵鋁尖晶石和錳鋁尖晶石時存在的問題。
17、在高溫燒成過程中，在空氣埋碳的低氧分壓條件下(埋碳氣氛條件下)，隨著溫度升高，錳鐵合金粉顆粒表面發生氧化反應(式(1))，生成mno和feo包覆層(feo和mno包覆的錳鐵合金核殼結構)。隨著溫度進一步升高至約1550℃及以上(mn-fe合金熔點以上)，mn-fe合金熔融(見圖2)。在熱應力作用下，顆粒表面的mno和feo包覆層破裂(即核殼結構在熱應力作用下破裂)，形成數個形成細分散、高活性的亞微米級mno和feo晶粒，大大降低了與al2o3反應生成鐵鋁尖晶石和錳鋁尖晶石所需溫度，提高了反應效率；顆粒內部的mn-fe合金液相溢出，與顆粒表面的c形成mn-fe-c熔體；mno和feo微晶在mn-fe-c熔體的裹挾下沿結構孔隙遷移。一方面，mn-fe合金中c的溶解大大提高了其對氧化鋁顆粒的潤濕性，使得mno、feo與al2o3形成良好的物理接觸，mn-fe-c熔體為mno、feo與al2o3之間的離子擴散提供了快速通道，使傳統的固相燒結轉變為液相燒結；同時新生的mno和feo微晶具有極高的反應活性，可大大降低尖晶石生成所需溫度，提高反應效率。另一方面，mn-fe-c合金熔體強還原介質的存在，可有效調控材料內部的氧分壓處于低值范圍，使fe2+和mn2+穩定存在，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料，其特征在于，以質量百分比計，包括以下原料：80～95％的氧化鋁、5～20％的錳鐵合金。
2.根據權利要求1所述的火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料，其特征在于，所述氧化鋁由氧化鋁骨料和活性氧化鋁微粉組成；所述氧化鋁骨料的粒度大于0mm小于等于3mm。
3.根據權利要求2所述的火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料，其特征在于，以質量百分比計，所述氧化鋁骨料的占比為55～70％，所述活性氧化鋁微粉的占比為30～45％。
4.根據權利要求1所述的火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料，其特征在于，所述錳鐵合金的粒度≤100μm。
5.一種權利要求1～4任一項所述的火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述干燥具體包括：干燥至磚坯的殘余水分＜1.5wt.％；所述干燥的溫度為50～150℃。
7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述高溫燒成在埋碳氣氛條件下進行；
8.一種權利要求1～4任一
...【技術特征摘要】
1.一種火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料，其特征在于，以質量百分比計，包括以下原料：80～95％的氧化鋁、5～20％的錳鐵合金。
2.根據權利要求1所述的火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料，其特征在于，所述氧化鋁由氧化鋁骨料和活性氧化鋁微粉組成；所述氧化鋁骨料的粒度大于0mm小于等于3mm。
3.根據權利要求2所述的火化機用復合尖晶石-剛玉耐火材料，其特征在于，以質量百分比計，所述氧化鋁骨料的占比為55～70％，所述活性氧化鋁微粉的占比為30～45％。
4.根據權利要求1所述的火化機用復合...
【專利技術屬性】
技術研發人員：牟玉，錢高，魏童，李秉杰，高源，孫成龍，張一萍，劉開亞，趙巖，
申請(專利權)人：民政部一零一研究所，
類型：發明
國別省市：
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