專利名稱：含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于以鎂砂、鎂橄欖石(2MgO'Si02)、工業(yè)炭粉(C)為基料的復(fù)合耐火材料 領(lǐng)域。尤其涉及一種含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
MgO-SiC-C質(zhì)復(fù)合材料具有優(yōu)良的耐高溫性能和熱穩(wěn)定性能，可用于有色金屬和鋼鐵冶 煉設(shè)備，也可以制備成優(yōu)質(zhì)的耐高溫隔熱保溫材料和高溫窯爐的墻體材料，尤其適用于生產(chǎn) 低碳鋼和超低碳鋼等潔凈鋼的鋼包內(nèi)襯與精煉爐襯，取代MgO-C質(zhì)材料，有利于鋼的質(zhì)量， 具有良好的使用效果。MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料現(xiàn)有的生產(chǎn)制備方法是用鎂砂和工業(yè)SiC為主要原料，以酚醛樹 脂為結(jié)合劑，采用機(jī)械混合后再經(jīng)壓力機(jī)械壓制成型而生產(chǎn)的(如ZL200610019553.7)，這 類方法的優(yōu)點(diǎn)是以工業(yè)SiC代替石墨(C)，以保證材料的抗侵蝕性和抗熱震性能，問題是這 類方法要求用高品位的鎂砂，而鎂砂資源日益緊張，工業(yè)SiC的價格昂貴，而且鎂砂和工業(yè) SiC的市場價格越來越高，MgO-SiC-C質(zhì)復(fù)合材料的生產(chǎn)成本也隨之不斷提高；另外，MgO 和SiC是通過酚醛樹脂結(jié)合的，但在高溫下結(jié)合作用較差，影響材料的高溫強(qiáng)度和抗沖刷性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的任務(wù)是提供一種原料資源豐富、生產(chǎn)成本較低、工藝簡單的含鎂橄欖石-c的MgO-SiC-C耐火材料及制備方法;用該方法制備的MgO-SiC-C耐火材料成本降低、性能優(yōu)良。為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是先將25 40wty。的3 lmm鎂砂顆粒、 20 35wt。/。的1 0mm鎂砂顆粒、5 40wty。的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉和0 35\^°/。的鎂砂細(xì)粉 混合，外加上述混合料4 10wt。/。的結(jié)合劑，攪拌或混碾10 30分鐘，壓制成型后干燥；然 后在還原氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1450 170(TC，保溫時間為4 8小時，制得MgO-SiC-C 質(zhì)復(fù)合耐火材料。其中所述的鎂砂顆粒的MgO含量^80%，粒度為3 lmm和1 0mm; 所述的鎂砂細(xì)粉的MgO含量^80%，粒度為0.1 0 mm;所述的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉是將鎂橄欖石礦粉與C粉按摩爾比為1 4 : 3 6混合， 粒度為0.1 0mm;3所述的鎂橄欖石的MgO含量^36%，粒度為0.1 0mm; 所述的工業(yè)炭粉的C含量2 80%，粒度為0.1 0 mm;所述的結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫酸紙漿廢液、工業(yè)糊精粉、聚乙烯 醇中的一種結(jié)合劑或一種以上的混合劑，使用時先調(diào)制為水溶液。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所制備的MgO-SiC-C耐火材料中，SiC是在該材料內(nèi)部 由鎂橄欖石和C反應(yīng)生成的，在材料內(nèi)部具有良好的結(jié)合作用，有利于提高材料的性能。SiC 不僅是非常耐高溫的材料，具有優(yōu)良的抗渣性能，而且熱膨脹率很低，可防止在使用中由于 反復(fù)加熱冷卻產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力過大而引起爐襯材料的開裂和剝落。另外，在高溫使用條件下部分 SiC氧化變成氣態(tài)SiO遷移到磚的表層，然后又與高溫空氣反應(yīng)氧化變成固態(tài)的Si02，可填 塞爐襯材料的表面孔隙，使襯體材料表層致密化，阻止渣的滲透，減緩材料的蝕損，延長使 用壽命，故成本降低、性能優(yōu)良。本發(fā)明加入鎂橄欖石和炭制備MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料不僅可以解決鎂砂資源緊張問題， 降低生產(chǎn)成本，且在高溫下鎂橄欖石與C反應(yīng)生成的SiC加強(qiáng)了材料內(nèi)部的結(jié)合作用，有利 于提高材料的性能；同時還可采用低品位鎂砂。具體實(shí)施方案下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。 實(shí)施例1一種含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制備方法。先將30 40wtn/。的3 lmm鎂 砂顆粒、20 30wt。/。的1 0mm鎂砂顆粒、15 25wt。/。的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉和15 25wt% 的鎂砂細(xì)粉混合，外加5 7%的木質(zhì)素磺酸鈉和木質(zhì)素磺酸鈣為結(jié)合劑，調(diào)制為水溶液后攪 拌10 30分鐘，壓磚機(jī)成型，經(jīng)60 110°C X24小時干燥后于還原氣氛下經(jīng)1450 1600°C X6 8小時燒成，制得MgO-SiC-C質(zhì)復(fù)合耐火材料。其中所述的鎂砂顆粒的MgO含量^80%，粒度為3 lmm和1 0mm;所述的鎂砂細(xì)粉的MgO含量^80%，粒度為0.1 0 mm;所述的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉是將鎂橄欖石礦粉與C粉按摩爾比為1~2.5 : 3 3.5混合， 粒度為0.1 0mm;所述的鎂橄欖石的MgO含量236%，粒度為0.1 0mm;所述的工業(yè)炭粉的C含量^ 80%，粒度為0.1 0mm。 實(shí)施例2一種含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制備方法。先將25 35wt。/。的3 lmm鎂 砂顆粒、25 35wtV。的1 0mm鎂砂顆粒、20 30wty。的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉和20 30wt% 的鎂砂細(xì)粉混合，外加5 6%的木質(zhì)素磺酸鈣為結(jié)合劑，調(diào)制為水溶液后攪拌10 30分鐘， 壓磚機(jī)成型，經(jīng)60 110°C X24小時干燥后于還原氣氛下經(jīng)1600 1700°C X4 6小時燒成， 制成MgO-SiC-C質(zhì)復(fù)合耐火材料。所述的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉是將鎂橄欖石礦粉與C粉按摩爾比為2.5 4 : 3 3.5混合， 粒度為0.1 0mm。其余同實(shí)施例l。 實(shí)施例3一種含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制備方法。先將30 40wt。/。的3 lmm鎂 砂顆粒、20 30wt。/。的1 0mm鎂砂顆粒、25 35wt。/。的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉和10 20wt% 的鎂砂細(xì)粉混合，外加7 10%的亞硫酸紙漿廢液為結(jié)合劑，攪拌10 30分鐘，壓磚機(jī)成型； 經(jīng)60 110'CX24小時干燥后于還原氣氛下經(jīng)1450 160(TCX4 6小時燒成，制成 MgO-SiC-C質(zhì)復(fù)合耐火材料。所述的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉是將鎂橄欖石礦粉與C粉按摩爾比為1 2.5 : 4.5 6混合， 粒度為0.1 0mm。其余同實(shí)施例l。 實(shí)施例4一種含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制備方法。先將30 40wtW的3 lmm鎂 砂顆粒、20 30wtM的1 0mm鎂砂顆粒、5 15wtn/。的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉和25 35wty。的 鎂砂細(xì)粉混合，外加5 7%的聚乙烯醇為結(jié)合劑，調(diào)制為水溶液后攪拌10 30分鐘，壓磚機(jī) 成型，經(jīng)60 110。CX24小時干燥后于還原氣氛下經(jīng)1450 1600°CX6 8小時燒成，制成 MgO-SiC-C質(zhì)復(fù)合耐火材料。所述的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉是將鎂橄欖石礦粉與C粉按摩爾比為2.5 4 : 4.5 6混合， 粒度為0.1 0mm.。其余同實(shí)施例l。 實(shí)施例5一種含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制備方法。先將25 35wf/。的3 lmm鎂 砂顆粒、25 35wt。/。的1 0mm鎂砂顆粒、10 20wt。/。的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉和30 35wt% 的鎂砂細(xì)粉混合，外加5 6%的木質(zhì)素磺酸鈉為結(jié)合劑，調(diào)制為水溶液后攪拌10 30分鐘， 壓磚機(jī)成型，經(jīng)60 110°C X24小時千燥后于還原氣氛下經(jīng)1600 1700'C X4 6小時燒成， 制成MgO-SiC-C質(zhì)復(fù)合耐火材料。所述的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉是將鎂橄欖石礦粉與C粉按摩爾比為1 2 : 5 6混合，粒 度為0.1 0mm。其余同實(shí)施例1。 實(shí)施例6一種含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制備方法。先將30 40wt。/。的3 lmm鎂 砂顆粒、25 30wt。/。的1 0mm鎂砂顆粒、30 40wt。/。的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉和5 10wt。/o的 鎂砂細(xì)粉混合，外加5 6%的木質(zhì)素磺酸鈣為結(jié)合劑，調(diào)制為水溶液后攪拌10 30分鐘，壓 磚機(jī)成型，經(jīng)60 110°C X24小時干燥后于還原氣氛下經(jīng)1600 1700°C X4 6小時燒成，制 成MgO-SiC-C質(zhì)復(fù)合耐火材料。所述的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉是將鎂橄欖石礦粉與C粉按摩爾比為2 3 : 4 5混合，粒 度為0.1 0mm;其余同實(shí)施例l。 實(shí)施例7一種含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制備方法。先將30 40wt。/。的3 lmm鎂 砂顆粒、25 30wt。/o的1 0mm鎂砂顆粒和30 40wtQ/。的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉混合，外加5 6%的木質(zhì)素磺酸鈣為結(jié)合劑，調(diào)制為水溶液后攪拌10 30分鐘，壓磚機(jī)成型，經(jīng)60 11(TC X24小時干燥后于還原氣氛下經(jīng)1600 1700°C X4 6小時燒成，制成MgO-SiC-C質(zhì)復(fù)合耐 火材料。所述的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉是將鎂橄欖石礦粉與C粉按摩爾比為3 4 : 3 4混合，粒 度為0.1 0mm。其余同實(shí)施例1。本具體實(shí)施方式
所采用的工業(yè)炭粉原料來源廣泛、鎂橄欖石礦的資源豐富，不僅可有效 解決鎂砂資源緊缺的問題，且生產(chǎn)成本低。本具體實(shí)施方式
所制備的MgO-SiC-C耐火材料中，SiC是在該材料內(nèi)部由鎂橄欖石和C 反應(yīng)生成的，在材料內(nèi)部具有良好的結(jié)合作用，有利于提高材料的性能。SiC不僅是非常耐 高溫的材料，具有優(yōu)良的抗渣性能，而且熱膨脹率很低，可防止在使用中由于反復(fù)加熱冷卻 產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力過大而引起爐襯材料的丌裂和剝落。另外，在高溫使用條件下部分SiC氧化變成 氣態(tài)SiO遷移到磚的表層，然后又與高溫空氣反應(yīng)氧化變成固態(tài)的Si02，可填塞爐襯材料的 表面孔隙，使襯體材料表層致密化，阻止渣的滲透，減緩材料的蝕損，延長使用壽命，故成 本降低、性能優(yōu)良。
權(quán)利要求
1、一種含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料的制備方法，其特征在于先將25～40wt％的3～1mm鎂砂顆粒、20～35wt％的1～0mm鎂砂顆粒、5～40wt％的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉和0～35wt％的鎂砂細(xì)粉混合，外加上述混合料4～10wt％的結(jié)合劑，攪拌或混碾10～30分鐘，壓制成型后干燥；然后在還原氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1450～1700℃，保溫時間為4～8小時，制得MgO-SiC-C質(zhì)復(fù)合耐火材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料的制備方法，其特征 在于所述的鎂砂顆粒的MgO含量^80%，粒度為3 lmm和1 0mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料的制備方法，其特征 在于所述的鎂砂細(xì)粉的MgO含量280%，粒度為0.1 0 mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料的制備方法，其特征 在于所述的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉是將鎂橄欖石礦粉與C粉按摩爾比為1 4 : 3 6混合， 粒度為0.1 0mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料的制備方法，其特征 在于所述的鎂橄欖石的MgO含量236%，粒度為0.1 0mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料的制備方法，其特征 在于所述的工業(yè)炭粉的C含量2 80。/。，粒度為0.1 0mm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料的制備方法，其特征 在于所述的結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫酸紙漿廢液、工業(yè)糊精粉、聚乙烯 醇中的一種結(jié)合劑或一種以上的混合劑，使用時先調(diào)制為水溶液。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1 7項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料的制 備方法所制備的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含鎂橄欖石-C的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料及其制備方法。所采用的技術(shù)方案是先將25～40wt％的3～1mm鎂砂顆粒、20～35wt％的1～0mm鎂砂顆粒、5～40wt％的鎂橄欖石-C混合細(xì)粉和0～35wt％的鎂砂細(xì)粉混合，外加上述混合料4～10wt％的結(jié)合劑，攪拌或混碾10～30分鐘，壓制成型后干燥；然后在還原氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1450～1700℃，保溫時間為4～8小時，制得MgO-SiC-C質(zhì)復(fù)合耐火材料。本發(fā)明加入鎂橄欖石和炭所制備的MgO-SiC-C質(zhì)耐火材料不僅可以解決鎂砂資源緊張問題，降低生產(chǎn)成本，且在高溫下鎂橄欖石與C反應(yīng)生成的SiC能加強(qiáng)材料內(nèi)部的結(jié)合作用，有利于提高耐火材料的性能。本發(fā)明同時還可采用低品位鎂砂。
文檔編號C04B35/66GK101328070SQ200810048349
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月10日
發(fā)明者晨 白, 祝洪喜, 鄧承繼 申請人:武漢科技大學(xué)