[发明专利]碳质耐火材料用含硼添加剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料添加剂制备技术领域，特别涉及碳质耐火材料用含硼添加剂及其制 备方法。

背景技术

含碳耐火材料由于石墨的引入提高了耐火材料的抗渣性能和抗热震稳定性能，因而被广 泛地应用于冶金炉窑热工设备的内衬上。高强度的镁碳砖由于具有良好的耐热震性和抗渣性 能，被广泛应用在各种精炼炉和盛钢桶的内衬上。例如，在氧气转炉和电路中使用可显著提 高炉龄。铝碳质耐火材料同样具有很好的高温强度，良好的热震稳定性以及抗渣浸蚀性能， 是目前最普遍的连铸用耐火材料。长水口、塞棒以及浸入式水口的主要耐火材料也是铝碳耐 火材料。镁碳砖、铝碳砖在定型耐火材料中属于高档的耐火材料产品。然而，由于含碳耐火 材料中碳质材料容易被氧化，导致耐火砖结构疏松，使含碳耐火材料优良使用性能的发挥受 到抑制。

无论是纯碳质耐火材料、镁碳质还是铝碳质耐火材料，其抗渣浸以及抗热震稳定性方面 的优势主要是由于原料中的含有石墨，石墨一旦被氧化，其性能优势将伤失殆尽。由此可见， 防止含碳耐火材料中碳质材料的氧化是提高含碳耐火材料使用效果的一条重要途径。针对如 何有效地防止含碳耐火材料中碳质材料的氧化问题，世界各国的耐火材料专业学者进行了大 量的研究工作，其中添加抗氧化剂法是一个十分有效可行的方法。传统的添加抗氧化剂方法 是在含碳耐火材料中添加适量的抗氧化剂，如Al、Si、Mg、SiC、B₄C等，其作用原理有二： 其一是利用抗氧化剂或者抗氧化剂和碳的反应物与氧的反应亲和力大于碳与氧的反应亲和力 的性能，使其先于碳被氧化而使含碳耐火材料中的碳得到保护；其二是利用抗氧化剂与氧、 一氧化碳或碳反应生成的化合物来改变含碳耐火材料的显微结构，如增加密度、堵塞气孔、 包裹碳质材料表面等，起到隔离氧气与反应生成物扩散的作用，达到抑制碳的氧化的目的。 近年来随着硼化物工业的发展，B₄C、CrB₂、TiB₂、ZrB₂、CaB₆、LaB₆、以及无定形B等含 硼添加剂在耐火材料中得到广泛的应用。与传统的Al、Si等添加剂相比，含硼添加剂更能够 显著提高含碳耐火材料的抗氧化性能，以及耐压强度等。

尽管含硼添加剂具有很好的抗氧化性等，但是其应用并不广泛，尤其是普通的耐火材料 里很少添加该类添加剂，主要原因是该类添加剂价格昂贵，造成该类添加剂成本高的主要原 因是由于该类硼化物主要采用高温合成技术制备的，生产工艺复杂、能耗高，直接限制了该 类材料的广泛应用。目前，国内该类含硼添加剂几乎全部依赖进口。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供以下碳质耐火材料用含硼添加剂及其制备方法。

本发明的含硼添加剂按基体分为Al₂O₃基含硼添加剂和MgO基含硼添加剂，分别应用于 Al₂O₃-C质耐火材料和MgO-C质耐火材料，按含硼成分的种类分为金属硼化物添加剂、B₄C 添加剂和无定形B粉添加剂，其中金属硼化物是指TiB₂、ZrB₂、LaB₆、CaB₆或CrB₂。通过 不同的组合，形成用于Al₂O₃-C质耐火材料的Al₂O₃基金属硼化物添加剂、Al₂O₃基B₄C添加 剂或Al₂O₃基无定形B粉添加剂，或形成用于MgO-C质耐火材料的MgO基金属硼化物添加 剂、MgO基B₄C添加剂或MgO基无定形B粉添加剂。

本发明的含硼添加剂的制备方法为：

1、用于Al₂O₃-C质耐火材料的Al₂O₃基含硼添加剂的制备：

1.1、Al₂O₃基金属硼化物添加剂的制备：