[发明专利]一种镁橄榄石－碳质耐火砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于以镁橄榄石和石墨为基料的耐火材料领域。尤其涉及一种镁橄榄石-碳质耐火砖及其制备方法。

背景技术

强化冶炼等冶金新技术的应用需要大量高性能的耐火材料，于是人们大量研究生产和应用了镁碳质耐火材料(US274387，EP0370677，昭57-1663621，CN1088193，CN87108137，CN2237074，CN1153757)。由于镁碳质耐火材料具有优良的耐高温性、抗侵蚀性和抗热震性，耐用性好，已经成为炼钢工业最主要的高温炉衬材料。

冶金行业每年需要消耗大量镁碳质耐火材料，但镁质矿产资源有限，镁质原料日益紧张，采用新的原料取代镁质原料具有非常重要的意义。为节约镁质原料，有的厂家在生产时加入部分白云石代替镁砂作为主要原料制备耐火材料(CN1459346，CN1074635)，但是，白云石容易水化并产生较大体积膨胀，材料的体积安定性不好。镁砂加铬铁矿砂虽能生产耐高温性能好的耐火材料(CN1060302)，但铬精矿砂的价格昂贵，成本太高，而且氧化铬在高温下会挥发出六价铬，对人体有害。

发明内容

本发明的任务是提供一种成本低、材料的体积安定性好、环境友好、耐高温性好、有优良的耐侵蚀性和抗渣渗透性、能满足炼钢使用要求的镁橄榄石-碳质耐火砖及其制备方法。该耐火砖能广泛用于炼钢转炉、电弧炉、盛钢桶(钢包)、出钢槽等冶金设备。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：先将50～90wt％的镁橄榄石熟料、5～40wt％的镁砂、5～20wt％的石墨混合，外加0～5wt％的抗氧化剂、3～7wt％的结合剂，搅拌或混碾15～30min，压制成型，然后在150～240℃条件下经12～24h热处理。

其中：镁橄榄石熟料的MgO含量≥43.0wt％、粒径为0～3.5mm，镁砂的MgO含量≥93.0wt％、粒径为0～1mm，鳞片石墨的C含量≥95.0wt％、粒径为0～0.15mm；抗氧化剂为金属铝粉、金属硅粉、金属镁粉中的一种或一种以上的混合物；结合剂或为酚醛树脂、或为焦油和沥青混合。

由于采用上述技术方案，本发明以资源丰富、价格低廉、耐高温性好的镁橄榄石砂为基料，代替镁质原料。所制备的镁橄榄石-碳质耐火砖成本低、环境友好，并具有耐高温性好、有优良的耐侵蚀性和抗渣渗透性的特点，且材料的体积安定性好。能满足炼钢设备的使用要求，可广泛用于炼钢转炉、电弧炉、盛钢桶(钢包)、出钢槽等冶金设备。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的描述：

实施例1 一种镁橄榄石-碳质耐火砖及其制备方法是：先将50～65wt％的镁橄榄石熟料、20～40wt％的镁砂、10～20wt％的石墨混合，外加3wt％的金属铝粉和金属硅粉、3～5wt％的酚醛树脂，混碾15～30min，压制成型，然后在160～220℃条件下经12～24h热处理。

其中：镁橄榄石熟料的MgO含量≥43.0wt％、粒径为0～3.5mm，镁砂的MgO含量≥93.0wt％、粒径为0～1mm，鳞片石墨的C含量≥95.0wt％、粒径为0～0.15mm。

实施例2 一种镁橄榄石-碳质耐火砖及其制备方法是：先将75～90wt％的镁橄榄石熟料、5～20wt％的镁砂、5～10wt％的石墨混合，外加2wt％的金属铝粉和金属镁粉、3～5wt％的酚醛树脂，搅拌25～30min，压制成型，然后在160～220℃条件下经12～24h热处理。

其中：镁橄榄石熟料的MgO含量≥43.0wt％、粒径为0～3.5mm，镁砂的MgO含量≥93.0wt％、粒径为0～1mm，鳞片石墨的C含量≥95.0wt％、粒径为0～0.15mm。

实施例3 一种镁橄榄石-碳质耐火砖及其制备方法是：先将65～75wt％的镁橄榄石熟料、15～30wt％的镁砂、8～15wt％的石墨混合，外加5～7wt％的焦油和沥青，搅拌20～30min，压制成型，然后在150～200℃条件下经12～16h热处理。

其中：镁橄榄石熟料的MgO含量≥43.0wt％、粒径为0～3.5mm，镁砂的MgO含量≥93.0wt％、粒径为0～1mm，鳞片石墨的C含量≥95.0wt％、粒径为0～0.15mm。

按照本具体实施方式所述方法制备的镁橄榄石-碳质耐火砖，其实测理化指标：显气孔率为3～6％；体积密度为2.65～2.92g/cm³；耐压强度为23～55.0MPa；MgO为45～60％；C含量为4～18％。

本具体实施方式以资源丰富、价格低廉、耐高温性好的镁橄榄石砂为基料，代替镁质原料。所制备的镁橄榄石-碳质耐火砖成本低、环境友好，并具有耐高温性好、有优良的耐侵蚀性和抗渣渗透性的特点，且材料的体积安定性好。能满足炼钢设备的使用要求，可广泛用于炼钢转炉、电弧炉、盛钢桶(钢包)、出钢槽等冶金设备。