本發(fā)明屬于AOD、GOR、VOD及LF-VD精煉爐用耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種不燒高純鎂鈣磚及其制備方法。

背景技術(shù)：

鎂鈣質(zhì)耐火材料是一種堿性耐火材料，從上世紀(jì)60年代初被用做煉鋼轉(zhuǎn)爐的爐襯材料，為我國煉鋼工業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。目前，已被大量的應(yīng)用到不銹鋼和潔凈鋼等高級鋼種的精煉設(shè)備上，并且以較快的速度發(fā)展，尤其在AOD、GOR、VOD及LF-VD精煉爐的應(yīng)用中發(fā)展最為快速。鎂鈣質(zhì)耐火材料主要以燒成鎂鈣磚為主，燒成鎂鈣磚之所以能夠取代鎂鉻磚成為AOD爐的主要爐襯材料是因?yàn)榫邆鋬艋撍?、抗高堿度，能延長爐襯的使用壽命。

但是，目前的鎂鈣磚的制備主要以高溫?zé)Y(jié)為主，由于國家倡導(dǎo)使用清潔能源，減少環(huán)境污染，因此在耐火材料的高溫?zé)Y(jié)過程通常采用天然氣燃燒提供熱能，雖然能一定程度上減少環(huán)境污染，但是仍然會產(chǎn)生一定量的溫室氣體，影響大氣環(huán)境，并且會存在天然氣爆炸等安全隱患；同時天然氣的成本相對較高，因此，研制一種無需高溫?zé)伞⒊杀镜?、、?jié)能減排、性能優(yōu)越的不燒高純鎂鈣磚是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種不燒高純鎂鈣磚及其制備方法。本發(fā)明一種不燒高純鎂鈣磚具有純度高、密度大、強(qiáng)度高、高溫?zé)嵴鸱€(wěn)定性好、耐腐蝕性強(qiáng)且抗熔融金屬和抗氧化能力強(qiáng)、無有害氣體排放符合綠色耐材標(biāo)準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明制備方法簡單、無需高溫?zé)伞⒊杀镜?、原料本身無碳無鉻排放，取代鎂碳磚和鎂鉻磚，實(shí)現(xiàn)無碳無鉻排放，無污染零排放，潔凈鋼水、節(jié)能減排、制備安全。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為。

一種不燒高純鎂鈣磚，包括骨料、粉料和結(jié)合劑，所述骨料的原料按重量份數(shù)組成如下：高純度電熔鎂砂（MgO≥98%，0.1 mm＜臨界顆粒＜1mm）5-10份、燒結(jié)鎂砂（MgO≥99%，臨界顆粒為7mm）20-35份、鎂鈣砂（MgO和CaO的總含量為98.5%、氧化鎂40%-45%，氧化鈣55%-50%，臨界顆粒為7mm）40-55份；所述粉料的原料按重量份數(shù)組成如下：高純度電熔鎂砂粉（Mg≥98%，粒度300-350目）15-20份、陶瓷燒結(jié)劑（粒度2000-3500目）1-4份、稀土氧化物（粒度2000-3500目）0.5-0.9份；結(jié)合劑固體粉 0.5-1份、液體結(jié)合劑 1-3份。

本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，包括骨料、粉料和結(jié)合劑，所述骨料的原料按重量份數(shù)組成如下：高純度電熔鎂砂（MgO≥98%，0.1 mm＜臨界顆粒＜1mm）10份、燒結(jié)鎂砂（MgO≥99%，臨界顆粒為7mm）25份、鎂鈣砂（MgO和CaO的總含量為98.5%、氧化鎂40%-45%，氧化鈣55%-50%，臨界顆粒為7mm）35份；所述粉料的原料按重量份數(shù)組成如下：高純度電熔鎂砂粉（MgO≥98%，粒度300-350目）30份、陶瓷燒結(jié)劑（粒度2000-3500目）1-3份、稀土氧化物（粒度2000-3500目）0.6份；結(jié)合劑固體粉0.7份 、液體結(jié)合劑2份。

本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述稀土氧化物為氧化釔、氧化鈰、氧化鑭、氧化銣和氧化鐠中的一種或兩種。

進(jìn)一步的，所述結(jié)合劑固體粉為有機(jī)結(jié)合劑。

本發(fā)明的第三種優(yōu)選方案，還包括陶瓷燒結(jié)劑0.5-2份。

進(jìn)一步的，所述陶瓷燒結(jié)劑為無機(jī)結(jié)合劑。

一種不燒高純鎂鈣磚的制備方法，步驟如下：

（1）按重量份數(shù)秤取高純度電熔鎂砂、燒結(jié)鎂砂和鎂鈣砂，放入破碎機(jī)中進(jìn)行破碎，破碎之后加入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，粉碎之后再用振動篩篩出粒度為粒度100-150目的骨料；

（2）按重量份數(shù)秤取高純度電熔鎂砂粉、結(jié)合劑固體粉、稀土氧化物和陶瓷燒結(jié)劑放入容器中混合配置成粉料；

（3）混料：將配制的骨料放入泥料混煉機(jī)中，加入陶瓷結(jié)合劑，轉(zhuǎn)速50-60r/min攪拌時間10-20分鐘，在攪拌時加液體結(jié)合劑至陶瓷結(jié)合劑形成漿料包裹在骨料表面，再加入上述步驟（2）制備的粉料繼續(xù)混合攪拌，攪拌時間30-50分鐘；

（4）成型：稱量一定量的混料放入壓機(jī)中成型，壓機(jī)壓力為1000噸；

（5）干燥：將成型的復(fù)合磚坯放入電加熱干燥裝置進(jìn)行干燥，干燥溫度為200℃-240℃，干燥24-28小時，即得成品。（電加熱干燥裝置可以選用微波干燥窯）。

本發(fā)明的有益效果：

（1）性能優(yōu)越。

本發(fā)明不燒高純鎂鈣磚采用優(yōu)質(zhì)原料（高純度MgO≥98%電熔鎂砂、高純度Mg≥98%電熔鎂砂粉、MgO≥99%燒結(jié)鎂砂、MgO和CaO的總含量為98.5%、氧化鎂40%-45%，氧化鈣55%-50%鎂鈣砂）配合納米級的復(fù)合微粉（粒度為2000-3500目），降低雜質(zhì)含量，提高抗侵蝕性；由表2可知本發(fā)明的性能遠(yuǎn)高于國內(nèi)鎂鈣磚的性能標(biāo)準(zhǔn)，具有純度高，密度大，強(qiáng)度高、氣孔率小和收縮率低等優(yōu)點(diǎn)；由圖1-8可知，本發(fā)明具有高溫?zé)嵴鸱€(wěn)定性好、抗渣侵蝕性強(qiáng)、抗氧化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，降低滲透率，延長爐襯壽命。

（2）降低成本。

本發(fā)明的制備方法在電加熱干燥裝置200-240℃以內(nèi)烘烤進(jìn)行對鎂鈣磚的干燥即得性能優(yōu)越的成品，傳統(tǒng)的高溫?zé)Y(jié)需要燃燒天燃?xì)馓峁崮?，而天然氣磚燒成成本為600元/噸左右，本發(fā)明的制備過程中免燒烘烤成本為50-100元/噸，降低成本，節(jié)能降耗。

（3）無污染零排放。

本發(fā)明在AOD、GOR、VOD及LF-VD精煉爐應(yīng)用中無有害氣體排放，經(jīng)國際耐火材料檢測中心和國家建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測達(dá)到綠色耐材標(biāo)準(zhǔn)，解決了碳及鉻污染的環(huán)保難題；在制備過程中不采用天然氣提供熱能高溫?zé)Y(jié)，采用電能低溫烘烤技術(shù)在200-240℃進(jìn)行制備，克服了天然氣的價格貴和天然氣燃燒后的產(chǎn)生的CO₂等一系列問題。

（4）無安全隱患。

本發(fā)明與傳統(tǒng)鎂鉻磚相比，配料中不加入含碳和鉻的原料，不污染環(huán)境，工人工作條件大為改善；并且不存在天然氣會引發(fā)的任何安全隱患問題。

附圖說明

圖1為實(shí)施例2制備的不燒高純鎂鈣磚拋光的（250X，100μm）的掃描電鏡圖。

圖2為實(shí)施例2制備的不燒高純鎂鈣磚拋光的（800X，100μm）的掃描電鏡圖。

圖3為實(shí)施例2制備的不燒高純鎂鈣磚斷口的（400X，100μm）的掃描電鏡圖。

圖4為實(shí)施例2制備的不燒高純鎂鈣磚斷口的（1.00KX，10μm）的掃描電鏡圖。

圖5為實(shí)施例2制備的不燒高純鎂鈣磚使用后的（800X，100μm）的掃描電鏡圖。

圖6為實(shí)施例2制備的不燒高純鎂鈣磚使用后的（2.00KX，10μm）的掃描電鏡圖。

圖7為實(shí)施例2的原料鎂鈣砂拋光的（400X，100μm）的掃描電鏡圖。

圖8為實(shí)施例2的原料燒結(jié)鎂砂拋光的（200X，100μm）的掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。

實(shí)施例1。

分別按以下表1中指定的各組分秤取原料，制備方法如下。

（1）按重量份數(shù)秤取高純度電熔鎂砂、燒結(jié)鎂砂和鎂鈣砂，放入破碎機(jī)中進(jìn)行破碎，破碎之后加入球磨機(jī)中進(jìn)行粉碎，粉碎之后再用振動篩篩出粒度為粒度100-150目的骨料；

（2）按重量份數(shù)秤取高純度電熔鎂砂粉、結(jié)合劑固體粉、稀土氧化物和陶瓷燒結(jié)劑放入容器中混合配置成粉料；

（3）混料：將配制的骨料放入泥料混煉機(jī)中，加入陶瓷結(jié)合劑，轉(zhuǎn)速50-60r/min攪拌時間10-20分鐘，在攪拌時加液體結(jié)合劑至陶瓷結(jié)合劑包裹在骨料表面，再加入上述步驟（2）制備的粉料繼續(xù)混合攪拌，攪拌時間20-30分鐘；

（4）成型：稱量一定量的混料放入壓機(jī)中成型，壓機(jī)壓力為1000噸，先輕打3次，后重打7次。半成型體積密度不小于3.12-3.15g/cm³.干燥后大于3.02g/cm3；

（5）干燥：將成型的復(fù)合磚坯放入電加熱干燥裝置進(jìn)行干燥，干燥溫度為200-240℃，干燥24-28小時，即得成品。

本發(fā)明實(shí)施例1的制備成品對其進(jìn)行物理力學(xué)性能指標(biāo)檢驗(yàn)。在表2中列出了測試結(jié)果。

實(shí)施例2。

按以下表1中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，在表2中列出了測試結(jié)果。將實(shí)施例2制備的不燒高純鎂鈣磚在1750℃下煅燒24小時。煅燒后的殘磚斷口的電鏡掃描圖如5和圖6所示。

實(shí)施例3。

按以下表1中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，在表2中列出了測試結(jié)果。

表1 本發(fā)明實(shí)施例1-3的原料配比表。

一、性能檢測。

1.對本發(fā)明的實(shí)施例2進(jìn)行電鏡掃描，結(jié)果如圖1至6所示。

本發(fā)明的原料鎂鈣砂和燒結(jié)鎂砂的拋光掃描電鏡圖（圖7和圖8）所示；本發(fā)明隨機(jī)選取實(shí)施例2制備的不燒高純鎂鈣磚進(jìn)行電鏡掃描，如圖1-4所示；將實(shí)施例2制備的不燒高純鎂鈣磚在1750℃下煅燒24小時。煅燒后的殘磚斷口的電鏡掃描圖如5和圖6所示；結(jié)合圖1-8顯示可知，實(shí)施例2制備的不燒高純鎂鈣磚拋光的掃描電鏡圖結(jié)果顯示均勻分部骨料與基質(zhì)膠結(jié)充分，煅燒后沒有明顯變化，說明不燒高純鎂鈣磚具有優(yōu)良的熱震穩(wěn)定性。

2. 對實(shí)施例1-3制備的不燒高純鎂鈣磚進(jìn)行性能檢測，結(jié)果如表2。

表2不燒高純鎂鈣磚理化指標(biāo)。

由表2可知，本發(fā)明制備的不燒高純鎂鈣磚的體積密度在2.96-3.07g/cm³之間，氣孔率在9.5-10.0%，由此可見，說明本發(fā)明耐腐蝕性強(qiáng)且抗熔融金屬和抗氧化能力強(qiáng)；本發(fā)明的200-240℃烘烤耐壓強(qiáng)度為85Mpa以上，說明本發(fā)明具有較高的耐壓強(qiáng)度；并且本發(fā)明的制備過程中無鉻碳的添加，無有害氣體排放符合綠色耐材標(biāo)準(zhǔn)。

可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。