[发明专利]高硅菱镁矿合成MgAl２O４/MgO-SiC-C质耐火材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种高硅菱镁矿合成MgAl₂O₄/MgO-SiC-C质耐火材料及制备方法。

背景技术

近二十多年来，含碳耐火材料由于其优异的使用性能在高性能耐火材料中得到广泛使用。但这种材料在实际应用时出现了对钢水增碳和高温使用过程中强度不高等问题，影响了洁净钢的质量和炉衬材料的寿命，寻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业关注的焦点。

MgO-C质耐火材料虽然有其特殊的优点如热震稳定性好、抗渣侵蚀能力强，但其对钢水的增碳行为以及抗氧化性差、高温强度不高及高温下氧化镁和碳反应生产镁蒸气和一氧化碳降低材料的性能的问题却不容忽视，因为SiC具有对熔融金属不润湿以及对钢水增碳作用小、高温氧化后促进材料反应烧结从而提高材料强度等特点，故选择将其加入镁碳砖使其成为MgO-SiC-C质复合耐火材料，从而解决上述问题。

目前工业中只是采用镁砂作为骨料，然后再加入合成的SiC和C制备此复合耐火材料。MgAl₂O₄作为MgO-Al₂O₃体系中唯一的化合物，和氧化镁复合，形成MgAl₂O₄/MgO，可以提高材料高温稳定性和物理性能，同时MgAl₂O₄/MgO具有高的熔点、较好的抗腐蚀性和抗热震性能，MgAl₂O₄/MgO-Si-C材料具有好的耐火性能。本申请提高一种直接制备MgAl₂O₄/MgO-Si-C耐火材料的新方法。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种原料丰富、生产成本低和易于工业化生产的MgAl₂O₄/MgO-SiC-C质复合耐火材料的制备方法。用该方法制备的高硅菱镁矿合成MgAl₂O₄/MgO-SiC-C质耐火材料的性能优良和使用寿命长。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：先以50～60wt％的高硅菱镁矿、5～15wt％的碳黑粉和30～40wt％的矾土料为原料混合，再外加所述原料1～10wt％的结合剂，混合5～60分钟，压制成型，在60～110℃的条件下干燥12～36小时；然后在保护性气氛和1500～1800℃×2～8小时的条件下烧结，自然冷却。

上述技术方案中：高硅菱镁矿的MgO含量≥40wt％，SiO₂含量≥10wt％，高硅菱镁矿的平均粒径小于0.1mm；碳黑的C含量≥90wt％，粒径小于0.1mm；矾土料的Al₂O₃含量≥60wt％，粒径小于0.1mm；结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇、酚醛树脂中的一种；保护性气氛为氩气气氛或氮气气氛。

由于采用上述技术方案，本发明所采用的高硅菱镁矿、碳黑和矾土料来源广泛，在制备的材料中MgAl₂O₄、MgO和SiC等物相由原料中的MgCO₃、SiO₂、C和Al₂O₃反应生成，结合良好，有利于提高材料的性能。高硅菱镁矿合成MgAl₂O₄/MgO-SiC-C质耐火材料不仅耐火度高，而且具有优良的抗渣性和抗热震性，可以缓和在使用中由于反复加热冷却产生的应力，从而避免炉衬材料的开裂和剥落。另外，在高温下SiC氧化生成的SiO₂与MgO溶入渣中，使渣中的SiO₂与MgO含量增加，提高了渣的粘度，起到抑制渣渗透的作用。