專利名稱：一種MgAl_２O_４/MgO-SiC-C質復合耐火材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術領域，具體涉及一種MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料及其制備方法。
背景技術：
近二十多年來，含碳耐火材料由于其優(yōu)異的使用性能在高性能耐火材料中得到廣泛使用。但這種材料在實際應用時出現(xiàn)了對鋼水增碳和高溫使用過程中強度不高等問題， 影響了潔凈鋼的質量和爐襯材料的壽命，尋找新型替代的氧化物-非氧化物耐火材料是耐火材料及冶金行業(yè)關注的焦點。MgO-C質耐火材料雖然有其特殊的優(yōu)點如熱震穩(wěn)定性好、抗渣侵蝕能力強，但其對鋼水的增碳行為以及抗氧化性差、高溫強度不高及高溫下氧化鎂和碳反應生產鎂蒸氣和一氧化碳降低材料的性能的問題卻不容忽視，因為SiC具有對熔融金屬不潤濕以及對鋼水增碳作用小、高溫氧化后促進材料反應燒結從而提高材料強度等特點，故選擇將其加入鎂碳磚使其成為MgO-SiC-C質復合耐火材料，從而解決上述問題。目前工業(yè)中只是采用鎂砂作為骨料，然后再加入合成的SiC和C制備此復合耐火材料。MgAl2O4作為MgO-Al2O3體系中唯一的化合物，和氧化鎂復合，形成MgAl204/Mg0，可以提高材料高溫穩(wěn)定性和物理性能，同時MgAl204/Mg0具有高的熔點、較好的抗腐蝕性和抗熱震性能，MgAl204/Mg0-Si-C材料具有好的耐火性能。本申請?zhí)岣咭环N直接制備MgAl2O4/ MgO-Si-C耐火材料的新方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術缺陷，目的就是要提供一種原料豐富、生產成本低和易于工業(yè)化生產的MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料的制備方法。所制備的MgAl2O4/ MgO-SiC-C質復合耐火材料的性能優(yōu)良和使用壽命長。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是先將50 60wt%的高硅菱鎂礦、 5 15wt%的碳黑粉和30 40wt%的剛玉料為原料混合，外加所述原料1 10wt%的結合劑，混合5 60分鐘，壓制成型，在60 110°C的條件下干燥12 36小時；然后在保護性氣氛和1500 1800°C X2 8小時的條件下燒結，自然冷卻。在上述技術方案中高硅菱鎂礦的MgO含量彡40wt%, SiO2含量彡IOwt %，高硅菱鎂礦的平均粒徑小于0. Imm ；碳黑的C含量彡90wt%，粒徑均小于0. Imm ；剛玉料的Al2O3 含量> 90wt%，粒徑小于0. Imm ；結合劑為木質素磺酸鈣、木質素磺酸鈉、亞硫酸紙漿廢液、 工業(yè)糊精粉、聚乙烯醇、酚醛樹脂中的一種；保護性氣氛為氬氣或為氮氣。由于采用上述技術方案，本發(fā)明所采用的高硅菱鎂礦、碳黑和剛玉料來源廣泛，在制備的材料中MgAl204、Mg0和SiC等物相由原料中的MgC03、Si02、C和Al2O3反應生成，結合良好，有利于提高材料的性能。MgAl204/Mg0-SiC-C復合耐火材料不僅耐火度高，而且具有優(yōu)良的抗渣性和抗熱震性，能緩和在使用中由于反復加熱冷卻產生的應力，從而避免爐襯材料的開裂和剝落。另外，在高溫下SiC氧化生成的SiA與MgO溶入渣中，使渣中的SiA與 MgO含量增加，提高了渣的粘度，起到抑制渣滲透的作用。在本發(fā)明中，采用高硅菱鎂礦、碳黑和剛玉料作為原料，在高溫下燒成制備 MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料，此方法不僅充分利用了低品位菱鎂礦，可解決鎂砂資源短缺的問題；而且將大量廢棄的高硅菱鎂礦加以利用，有利于保護環(huán)境。MgAl2O4/ MgO-SiC-C質復合耐火材料代替MgO-C質材料，可以提高材料的抗熱震性和抗侵蝕能力等性能。適用于有色金屬和鋼鐵冶煉設備的新型爐襯材料，尤其適用于生產低碳鋼和超低碳鋼等潔凈鋼的鋼包內襯與精煉爐襯，有利于鋼質量的提高。因此，本發(fā)明原料豐富、生產成本低和易于工業(yè)化生產，MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料性能優(yōu)良和使用壽命長。
具體實施方式
。下面結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制為避免重復，先將本具體實施方式
所涉及原料的技術參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實施例中不再贅述高硅菱鎂礦的MgO含量> 40wt%, SiO2含量> IOwt %，高硅菱鎂礦的平均粒徑小于0. Imm;碳黑的C含量彡90wt%，粒徑小于0. Imm ；剛玉料的Al2O3含量彡90 丨％，粒徑小于0. 1mm。實施例1一種MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料及其制備方法。其制備方法是先將50 55wt%的高硅菱鎂礦、5 10wt%的碳黑粉和35 40wt%的剛玉料為原料混合，外加所述原料1 5wt%的結合劑，混合5 15分鐘，壓制成型，在60 110°C的條件下干燥12 M 小時；然后在氬氣氣氛和1700 1800°C X2 5小時的條件下燒結，自然冷卻得到MgAl2O4/ MgO-SiC-C質復合耐火材料。本實施例中，結合劑為酚醛樹脂。實施例2一種MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料及其制備方法。其制備方法是先將55 60wt%的高硅菱鎂礦、10 15wt%的碳黑粉和30 35wt%的剛玉料為原料混合，外加所述原料5 8wt%的結合劑，混合15 30分鐘，壓制成型，在60 110°C的條件下干燥 24 36小時；然后在氬氣氣氛和1600 1700°C X5 7小時的條件下燒結，自然冷卻得到MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料。本實施例中，結合劑為聚乙烯醇。實施例3一種MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料及其制備方法。本實施例中，除結合劑為工業(yè)糊精粉外，其余同實例2。實施例4一種MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料及其制備方法。其制備方法是先將55 60wt%的高硅菱鎂礦、5 10wt%的碳黑粉和30 35wt%的剛玉料為原料混合，外加所述原料5 8wt %的結合劑，混合30 45分鐘，壓制成型，在60 110°C的條件下干燥18 M 小時；然后在氬氣氣氛和1500 1600°C X7 8小時的條件下燒結，自然冷卻得到MgAl2O4/MgO-SiC-C質復合耐火材料。本實施例中，結合劑為木質素磺酸鈣。實施例5一種MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料及其制備方法。本實施例中，除結合劑為木質素磺酸鈉外，其余同實例2。實施例6一種MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料及其制備方法。其制備方法是先將50 55wt%的高硅菱鎂礦、10 15wt%的碳黑粉和30 35wt %的剛玉料為原料混合，外加所述原料8 IOwt %的結合劑，混合45 60分鐘，壓制成型，在60 110°C的條件下干燥 24 36小時；然后在氮氣氣氛和1700 1800°C X2 5小時的條件下燒結，自然冷卻得到MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料。本實施例中，結合劑為亞硫酸紙漿廢液。本具體實施方式
所采用的高硅菱鎂礦、碳黑和剛玉料來源廣泛，在制備的材料中 MgAl2O4, MgO和SiC等物相由原料中的MgC03、SiO2, C和Al2O3反應生成，結合良好，有利于提高材料的性能。MgAl204/Mg0-SiC-C復合耐火材料不僅耐火度高，而且具有優(yōu)良的抗渣性和抗熱震性，能緩和在使用中由于反復加熱冷卻產生的應力，從而避免爐襯材料的開裂和剝落。另外，在高溫下SiC氧化生成的SW2與MgO溶入渣中，使渣中的SW2與MgO含量增加，提高了渣的粘度，起到抑制渣滲透的作用。在本具體實施方式
中，采用高硅菱鎂礦、碳黑和剛玉料作為原料，在高溫下燒成制備MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料，此方法不僅充分利用了低品位菱鎂礦，可解決鎂砂資源短缺的問題；而且將大量廢棄的高硅菱鎂礦加以利用，有利于保護環(huán)境。MgAl2O4/ MgO-SiC-C質復合耐火材料代替MgO-C質材料，可以提高材料的抗熱震性和抗侵蝕能力等性能。適用于有色金屬和鋼鐵冶煉設備的新型爐襯材料，尤其適用于生產低碳鋼和超低碳鋼等潔凈鋼的鋼包內襯與精煉爐襯，有利于鋼質量的提高。因此，本具體實施方式
原料豐富、生產成本低和易于工業(yè)化生產，所制備的 MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料性能優(yōu)良和使用壽命長。
權利要求
1.一種MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料的制備方法，其特征在于先將50 60wt% 的高硅菱鎂礦、5 15wt%的碳黑粉和30 40wt%的剛玉料為原料混合，外加所述原料 1 IOwt %的結合劑，混合5 60分鐘，壓制成型，在60 110°C的條件下干燥12 36小時；然后在保護性氣氛和1500 1800°C X2 8小時的條件下燒結，自然冷卻。
2.根據(jù)權利要求1所述的MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料的制備方法，其特征在于所述的高硅菱鎂礦的MgO含量> 40wt%, SiO2含量> IOwt %，高硅菱鎂礦的平均粒徑小于 0. 1mm。
3.根據(jù)權利要求1所述的MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料的制備方法，其特征在于所述的碳黑的C含量彡90wt%，粒徑均小于0. 1mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料的制備方法，其特征在于所述的剛玉料的Al2O3含量彡90wt%，粒徑均小于0. 1mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料的制備方法，其特征在于所述的結合劑為木質素磺酸鈣、木質素磺酸鈉、亞硫酸紙漿廢液、工業(yè)糊精粉、聚乙烯醇、 酚醛樹脂中的一種。
6.根據(jù)權利要求1所述的MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料的制備方法，其特征在于所述的保護性氣氛為氬氣或為氮氣。
7.根據(jù)權利要求1 6項中任一項所述的MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料的制備方法所制備的MgAl204/Mg0-SiC-C質復合耐火材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種MgAl2O4/MgO-SiC-C質復合耐火材料及其制備方法，其技術方案是，先將50～60wt％的高硅菱鎂礦、5～15wt％的碳黑粉和30～40wt％的剛玉料為原料混合，外加所述原料1～10wt％的結合劑，混合5～60分鐘，壓制成型，在60～110℃的條件下干燥12～36小時；然后在保護性氣氛和在1500～1800℃×2～8小時的條件下燒結，自然冷卻。本發(fā)明具有原料豐富、生產成本低和易于工業(yè)化生產的特點。用該方法制備的MgAl2O4/MgO-SiC-C質復合耐火材料不僅性能優(yōu)良且使用壽命長。本發(fā)明適用于有色金屬和鋼鐵冶煉設備的新型爐襯材料，尤其適用于生產低碳鋼和超低碳鋼等潔凈鋼的鋼包內襯與精煉爐襯，有利于鋼鐵質量的提高。
文檔編號C04B35/66GK102424594SQ201110277150
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權日2011年9月19日
發(fā)明者呂治江, 員文杰, 李君 , 段紅娟, 祝洪喜, 鄧承繼 申請人:武漢科技大學