[发明专利]一种碳化硅-锆酸钙复合耐火材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化硅-锆酸钙复合耐火材料，其特征在于，所述复合耐火材料以碳化硅为主晶相、以锆酸钙为次晶相，所述复合耐火材料以SiC、CaO和ZrO₂表征其组成，所述复合耐火材料中SiC、CaO和ZrO₂的质量分数之和大于等于95%，其中SiC质量分数为53%~75%、CaO质量分数为5%~12%、ZrO₂质量分数为18%~33%；所述复合耐火材料显气孔率为12%~20%，体积密度2.9~3.3g/cm³，常温抗折强度15~40MPa，1400℃高温抗折强度10~30MPa，荷重软化温度大于1700℃。

2.根据权利要求1所述的碳化硅-锆酸钙复合耐火材料，其特征在于，所述复合耐火材料中SiC质量分数为64%~70%、CaO质量分数为5.5%~10%、ZrO₂质量分数为22%~27%。

3.一种用于制备碳化硅-锆酸钙复合耐火材料的原料组合物，其特征在于，所述原料组合物包括100质量份的固体粉料和2~5质量份的结合剂；其中，以质量百分比计所述固体粉料包括：碳化硅颗粒55%~75%，锆酸钙细粉20%~40%，锆英石细粉3%~5%；所述碳化硅颗粒的粒度小于3mm大于0.1mm，所述锆酸钙细粉粒度小于等于0.2mm，所述锆英石细粉粒度小于等于0.1mm。

4.根据权利要求3所述的原料组合物，其特征在于，以质量百分比计所述固体粉料包括：碳化硅颗粒60%~75%，锆酸钙细粉20%~37%，锆英石细粉3%~5%。

5.根据权利要求3所述的原料组合物，其特征在于，所述固体粉料进一步包括氢氧化钙细粉、氧化钙细粉、碳酸钙细粉、单斜氧化锆微粉中的一种或两种，其含量为固体粉料总质量的2%~5%，所述氢氧化钙细粉、所述氧化钙细粉、所述碳酸钙细粉、所述单斜氧化锆微粉的粒度小于45μm。

6.根据权利要求3所述的原料组合物，其特征在于，所述固体粉料进一步包括单质硅微粉、炭黑细粉中的一种或两种，其含量为固体粉料总质量的3%~10%，所述单质硅微粉、所述炭黑细粉的粒度小于45μm。

7.根据权利要求3所述的原料组合物，其特征在于，所述固体粉料进一步包括氧化镧细粉和/或氧化钇细粉，其含量为固体粉料总质量的0.5%~2%，所述氧化镧细粉、所述氧化钇细粉的粒度小于75μm。

8.根据权利要求3所述的原料组合物，其特征在于，所述结合剂选自聚乙烯醇、酚醛树脂、纸浆、硅溶胶中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的原料组合物，其特征在于，所述结合剂为硅溶胶，其中所述硅溶胶中SiO₂的质量百分比为10%~20%。

10.一种碳化硅-锆酸钙复合耐火材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将权利要求3-9中任一项所述的原料组合物混合均匀形成泥料；

（2）将步骤（1）制备的所述泥料制成砖坯；

（3）将步骤（2）制备的所述砖坯干燥，然后高温烧成，即得碳化硅-锆酸钙复合耐火材料。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，使用碾轮式混砂机将所述原料组合物混合均匀；

和/或，所述步骤（2）中，使用摩擦压砖机、液压机或震动成型机将所述泥料制成砖坯；

和/或，所述步骤（3）中，所述干燥包括在110~180℃下干燥8~24小时；

和/或，所述步骤（3）中，所述高温烧成包括在最高烧成温度为1450~1700℃的还原或惰性气氛下保温3~10h。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述高温烧成包括在最高烧成温度为1650℃的还原或惰性气氛下保温8h。