含锆耐火材料全面介绍

在科技高速发展的形势下，制取耐高温、抗腐蚀、高性能、益的新型材料，首先须解决制取过程中所需要的耐火材料，而熔点高、化学稳定好、高温性能良氧化物材料并不多。

含锆原料通常具有高的熔化温度、较强的耐腐蚀性、良好的抗热震性和较高的化学稳定性，故作为一种新兴耐火材料，被广泛用于冶金、建筑、化工等行业领域，常被用做玻璃窑用耐火材料、冶金工业用耐火材料、水泥窑用耐火材料以及其它工业窑炉用耐火材料等。

一、用于玻璃窑的耐火材料

含锆耐火材料原料主要用在玻璃熔窑的熔化部、上部、侧墙、流液洞等部位。主要品种有：致密锆英石砖、熔铸锆刚玉砖、锆莫来石熔铸砖、再结合型ASZ砖等。

1、致密锆英石砖
按显气孔率高低，可分为高致密型(ZS-G)和致密型(ZS-Z)。
特点：高致密、低气孔率。

应用：玻璃池窑熔化部的胸墙，拱脚、池底密封层等部位。

主要原料：锆英砂细粉。

制作方法：经配制料浆、浇注成型、高温烧成可得制品。

2、熔铸锆刚玉制品
也称AZS熔铸砖，AZS分别代表Al2O3、ZrO2、SiO2，是目前玻璃熔窑的关键部件所需的耐火材料。目前国际通用的熔铸锆刚玉制品的等级划分为Zr-33、Zr-36、Zr-41等，分别对应的ZrO2含量为33%、36%、41%。

特点：抵抗玻璃液的侵蚀性较强。

应用：一般用在玻璃熔窑的熔化部、窑壁等部位。

主要原料：工业氧化铝、锆英石精矿和添加剂(纯碱、硼砂等)。除使用锆英石外，ZrO2还可以以氧化锆、斜锆石或脱硅锆的形式引入。

制作方法：原料在电弧炉中经氧化电熔、浇铸成型、退火和机械加工后可得制品。

熔铸刚玉砖

3、锆莫来石熔铸制品
锆莫来石熔铸制品主要矿物相是莫来石、斜锆石、刚玉和部分玻璃相。
特点：晶体结构致密，荷重软化温度高，抗热震性好，常温及高温下机械强度高，耐磨性好，热导率高，具有良的抗熔渣和玻璃液侵蚀的能力。

应用：可用于玻璃熔窑窑壁等部位，也可广泛应用于冶金加热炉、均热炉、电石炉的出料口等要求耐磨的部位。

主要原料：工业氧化铝、锆英石精矿和添加剂（纯碱等)。

制作方法：原料在电弧炉中经电熔、浇铸成型、退火和机械加工后可得制品。
 

锆刚玉莫来石砖

4、再结合型AZS制品
应用：砌筑玻璃池窑的底、墙和用做蓄热室格子砖
主要原料：电熔AZS砖（如电熔锆-刚玉砖或电熔锆-莫来石砖的废品、边角料或回收残砖)。

制作方法：原料经粉碎、成型和烧成而制得。
除上面介绍的几种制品外，在玻璃窑上使用的还有AZS烧成砖、ZrO2含量在90%以上的熔铸氧化锆砖、含锆捣打料等等。

二、用于冶金工业的耐火材料

应用含锆原料制作的耐火材料在冶金工业中应用十分广泛，在冶金行业常用的刚玉质、高铝质、镁碳质等耐火材料中添加一定量的氧化锆，可以改善这些材料的化学稳定性、热震稳定性以及强度等指标。按材质可分为：锆英石质制品、氧化锆质制品、铝锆碳质制品、锆碳质制品、锆酸钙质制品、硼化锆质制品等。
1、锆英石质制品
其ZrO2含量一般在60%以上，显气孔率在16%~23%，体积密度一般随ZrO2含量的增加而增加。
特性：耐高温、抗酸性渣好、侵蚀小、粘渣轻微、热膨胀系数小、热震稳定性好。

应用：可较好地用做盛钢桶内衬，可砌筑在钢水直接冲击的部位、渣线部位、水口周围等关键部位，还可用做盛钢桶水口、中间包水口、座砖等。

主要原料：锆英石精矿，并可根据需要适当加入些结合粘土、叶蜡石、氧化铬、氧化锆等。

制作方法：通常情况下，由于锆英石颗粒的粒径较小，不太适合直接用来制砖，这就需要将锆英石原料和部分结合粘土经混炼、半干压成形、制成荒坯，经干燥后在不高于1550℃的温度下煅烧，再经破碎，可得到较大粒径的熟料颗粒，再用来配料、制砖。
 

锆英石刚玉砖系列制品

2、氧化锆质制品
氧化锆质制品一般是指ZrO2主成分的制品（有时也将锆英石质水口及座砖等称作氧化锆质制品)。

特点：耐高温、耐侵蚀、抗冲刷。

应用：主要可用做小方坯连续铸钢用定径水口、连续铸钢用长水口和浸入式水口的渣线套、熔炼铂、铑、铱等贵重金属及合金的坩埚等。
主要原料：所用原料为各种粒度的锆英石和多种氧化锆原料)成型方法不同，对原料粒度有不同的要求)，包括斜锆石各种纯度的稳定、半稳定及单斜氧化锆。

制作方法：品种繁多，成型方法也有很多种，如：泥浆浇注法、热压注法、机压法、等静压法等。
 

氧化锆水口芯

3、铝锆碳质制品
铝锆碳质制品是在铝碳质制品的基础上发展而来的，根据不同的用途，各种制品中ZrO2含量是不同的，一般在2%~11%。

特点：同相应的铝碳材质相比，具有更好的抗氧化性、热震稳定性和抗冲刷性及更高的强度，故使用寿命也较长。

应用：主要可用做钢包（或中间包)滑动水口砖、长水口、塞棒、浸入式水口等。

主要原料：根据不同的用途，氧化锆的加入方式也有差别：一般是加入锆莫来石，也有加入氧化锆、锆刚玉或锆英石精矿。
 

铝锆碳滑动水口砖

4、锆碳质制品
常用锆碳质制品中的ZrO2含量一般为50%~80%。

特点：具有的好的耐侵蚀性，可明显提高产品的使用寿命。

应用：锆碳质制品一般不单独使用，主要是作为复合部分用在长水口或浸入式水口的渣线部位。

主要原料：部分稳定氧化锆、单斜氧化锆、石墨等。

制作方法：一般采取树脂作为结合剂，使用等静压法成型。

5、锆酸钙-石墨质制品
应用：主要可用做复合浸入式水口内衬，可有效减少浇钢过程中钢水中的Al2O3在水口内壁上沉积而引起的堵塞情况，从而可改善作业状况，提高连浇炉数。

主要原料：锆酸钙、石墨、碳化硅等。

制作方法：成型时与要复合的其它材料一起采取复合加料的方式，进行等静压成型。

6、硼化锆-石墨质制品
特点：与锆碳质制品相比，具有更良的抗侵蚀性。

应用：主要可用做复合浸入式水口内衬，目前使用还不是很广泛。

主要原料：硼化锆、氮化铝、金属铝、石墨、碳化硅等。

3.用于其它行业的耐火材料

除了上面介绍的以外，在其它行业中也应用着种类繁多的含锆耐火材料，如水煤浆加压气化炉用铬铝锆砖、高温窑炉内衬用氧化锆空心球砖、氧化锆耐火纤维及制品等等。

1、铬铝锆砖
特点：强度高、耐火度高、耐侵蚀和抗冲刷，能适应恶劣的使用条件。

应用：主要做作水煤浆加压氧化炉的内衬。

主要原料：氧化铬、氧化铝细粉和高纯氧化锆细粉。

制作方法：各种原料和结合剂经充分混炼后机压成形、砖坯经干燥后需在1700~1800℃温度下烧成。

耐磨滑轨砖 铬铝锆砖

2、氧化锆空心球砖
特点：性能良的高温隔热耐火材料，高使用温度为2200℃。

应用：在冶金、石油化工、电子等工业的热工设备中可作为直接接触火焰的高温内衬材料。

主要原料：氧化锆空心球是以氧化锆为原料，氧化钙（或氧化钇、氧化镁）作稳定剂，经均匀混合，电弧法熔化后，熔体经压缩空气喷吹而制得；氧化锆空心球砖则是以氧化锆空心球和氧化锆细粉为主要原料，加硼酸水溶液作结合剂，混合均匀后经振动加压成型，制得的砖坯经干燥后需在1700~1800℃下烧成。
 

氧化锆空心球砖

3氧化锆耐火纤维
又名多晶氧化锆纤维或稳定ZrO2纤维，是一种良的高温隔热材料，高使用温度可达1600℃，大大高于常用的硅酸铝纤维的高使用温度。
特点：耐火度高，热导率低，化学稳定性好，有较强的抗侵蚀性能。
应用：可以进一步加工成各种耐火纤维制品，用做高温、隔热材料，如用做高温电炉的内衬，熔融金属的过滤器，高温催化剂载体等。

主要原料：氯氧化锆。

制作方法：经特殊工艺成型、干燥后，再经热处理而制得。

含锆原料因其出色的性能，现已在耐火材料领域中得到广泛应用。除上面所介绍的材料外，含锆原料还可用在耐火定型制品或耐火浇注料中作为一种少量的添加物来使用，以改善材料的抗侵蚀或热震稳定性等性能。目前，含锆耐火材料在科研、军工及各工业部门需求量也在不断扩大，是一种很有发展前途的特种耐火材料，应用范围将会越来越广。