[发明专利]一种合成镁钙砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁钙砂技术领域。具体涉及一种合成镁钙砂及其制备方法。 

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，各个领域对钢材质量的要求也越来越高。而钢材质量除与炼钢工艺有关外，还与各种炉衬材料密切相关。转炉、电炉、钢包及中间包等冶金设备，不仅只是盛钢水的容器，内衬所使用的耐火材料在冶金过程中还会参与冶金反应。 

MgO-CaO质材料自1879年英国冶金学家托马斯提出碱性转炉炼钢法开始即被应用于钢铁冶金。在高温使用过程中，MgO-CaO质材料具有较强的抗热冲击能力，能较好的缓和热应力，因而具有优良的抗热震性能；其中游离的CaO在高温条件下的再结晶，使得MgO-CaO质材料中存在的裂纹可在使用中得到自修复，因而具有良好的高温蠕变性；特别是CaO能起到脱硫、脱磷的作用，因净化钢液而备受关注。因此作为碱性耐火材料，MgO-CaO质材料由于其特有的使用性能、较低的价格和环保等方面的优势，成为目前冶炼洁净钢等钢种最理想的炉衬材料。但无论是在存放、运输或是使用过程中，CaO极易与水反应生成Ca(OH)₂，体积膨胀，导致材料粉化而损毁。因此提高MgO-CaO质材料的抗水化性显得至关重要。 

目前国内外普遍采用的提高MgO-CaO质材料的抗水化性能，以物理包覆法或化学包裹法为主。 

物理包覆法主要包括：无水结合剂包覆、真空包装和CO₂表面包覆等方法。采用无水结合剂(一般采用焦油或煤沥青)包覆或是真空包装进行处理，这种方法工艺过程简单，减少了MgO-CaO质材料与空气接触的机会，在MgO-CaO质材料的贮存与运输过程中有一定的效果，一旦投入使用，则MgO-CaO质材料的表面暴露出来，水化反应依然发生；CO₂表面包覆则是在MgO-CaO质材料的表面形成一层CaCO₃、MgCO₃保护膜，同样隔绝MgO-CaO质材料与空气的接触，提高其水化性能，这类方法将游离的CaO转化为稳定的CaCO₃，虽然提高 了MgO-CaO质材料的抗水化性能，但经破碎后的镁钙砂产生的断面则失去CaCO₃保护层，且在高温条件下CaCO₃很容易分解，保护膜一旦消失，水化反应持续进行。 

化学包裹法主要是在MgO-CaO质材料中加入SiO₂、Al₂O₃和TiO₂等氧化物，使CaO与添加物在高温下反应形成诸如Ca₂SiO₄或Ca₃SiO₅或CaAl₂O₄或CaTiO₃等低熔点物相，促进MgO-CaO质材料的烧结，提高其烧结性能，减少MgO-CaO质材料中的孔隙，进而提高其抗水化性能。但这一类化学方法生成了新的低熔点物相，减少了游离CaO的含量，尤其降低了MgO-CaO质材料的高温使用性能，因而也存在一定缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、纯度高、应用范围广、烧结性能好、抗水化性优良，且不影响其高温使用性能的合成镁钙砂及其制备方法。 

为实现上述目的，本发明所采用的制备步骤是： 

第一步、将25～30wt％的氢氧化钙和70～75wt％的氢氧化镁加入球磨机中，球磨至30μm以内； 

第二步、将球磨后的混合料置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为700～900℃，保温时间为0.25～0.5小时； 

第三步、向煅烧后的混合料中加入该混合料20～25wt％的水，消化1～2小时，得消化混合料； 

第四步、向消化混合料中加入消化混合料1～3wt％的添加剂，混合搅拌10～15分钟，得搅拌混合料； 

第五步、先将搅拌混合料采用半干法机压成型，成型后自然干燥12～15小时，再在100～120℃条件下烘烤12～15小时，然后于高温炉中1600～1750℃烧成，保温3～5小时，破碎后即得合成镁钙砂。

上述技术方案中：氢氧化钙为化学分析纯，Ca(OH)₂含量≥95wt％；氢氧化镁为化学分析纯，Mg(OH)₂含量≥98wt％；添加剂为氧化铜、氧化铈、氧化钇、氟化钙、氯化钙中的一种，添加剂均为化学分析纯；机压成型的压力为180～200MPa。