[发明专利]一种用于耐火浇注料的造粒石墨的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料领域，涉及一种用于耐火浇注料的造粒石墨的制备方法。

背景技术

在耐火材料中引入鳞片石墨，可以显著改善耐火材料的热震稳定性，增强耐火材料的抗熔渣渗透和侵蚀性，显著提高耐火材料的寿命。

将鳞片石墨引入耐火浇注料时，需要将耐火原料、鳞片石墨、添加剂等按一定比例混合，然后加水，在强制搅拌机内搅拌均匀，最后填充在模具内，在一定频率的振动台上或使用振捣棒振动成型。这样就面临两个致命的问题：第一，鳞片石墨特有的非均质性会导致水对石墨的润湿性差，将石墨引入浇注料中，会造成浇注料的加水量大大增加，使结构疏松，影响浇注料的高温性能；第二，鳞片石墨与耐火原料之间的密度差异较大（鳞片石墨密度小于1.8g/cm³，而电熔镁砂密度在3.5 g/cm³左右，电熔刚玉的密度大于3.9 g/cm³），当石墨与这些耐火原料共同引入浇注料中时，会引起颗粒偏析。

怎样将鳞片石墨成功引入浇注料中，是研究人员面临的一个课题。将石墨和耐火原料预先通过造粒，使石墨和耐火原料牢固的黏附在一起，大幅度缩小石墨的表面积及石墨和耐火原料的密度差异，然后引入到浇注料，将是解决上述问题的有效途径。

周宁生等通过微粒技术（PG法）得到了一种造粒石墨：将耐火细粉、鳞片石墨和结合剂搅拌均匀成塑性泥料，通过螺旋挤出机将混合物挤出，控制挤出的条状物为直径0.5mm，在200℃进行热处理，最后在圆盘磨光机中加工破碎成长度3~5mm的颗粒，即得到造粒石墨。邱海龙等也用类似的造粒方法得到了造粒石墨，不同的是在造粒料干燥后，加入了400℃热处理4小时以去除灰分的过程。将这种造粒石墨加入浇注料后，与直接加入鳞片石墨相比，浇注料的加水量有所降低，流动性得到一定的改善，但是用这种方法引入的石墨在基质中不易分散均匀，而且造粒的效率很低，不适用于规模生产。

周宁生等又通过压制法（BAG法）制作了一种造粒石墨：将30~32%的鳞片石墨粉末（≤0.15mm）与Si粉、Al粉、板状刚玉（0.02~3mm）用树脂为结合剂混合均匀后，以70MPa压力压制成204 ′52′62mm块体，并经180℃×24h热处理，再分别破碎成0.074~3.36mm的颗粒。徐海芳等也用类似的方法制作这种造粒石墨，并将该造粒石墨加入浇注料中。与直接加入鳞片石墨相比，流动性有所改善，但仍存在一些问题：第一，石墨难以均匀裹覆在刚玉颗粒表面，在浇注料中没有达到均匀分布；第二，破碎过程中一部分石墨与刚玉分离，影响石墨引入的效果；第三，造粒石墨密度较低，存在较多气孔，使浇注料的气孔率增大，从而影响到高温性能。 

上述几种方法都是通过造粒的方法将鳞片石墨引入耐火浇注料中的，都存在一定缺陷，浇注料成型的加水量仍然较多，浇注料结构仍不够致密，各方面性能受到较大影响，至今还不能投入工业应用。

高速混练造粒机已在等静压成型的耐火材料定型制品中应用，主要是将石墨和耐火原料预造粒，达到分散石墨的目的，然后以该造粒石墨100%作为原料在等静压机中成型为所需形状的定型制品，如Al2O3-C质或ZrO2-C质的水口、塞棒等。但这种造粒石墨不宜直接用于浇注料中：第一，其石墨含量较低，在25%以下，一般为13%左右，由于浇注料一般采用多个粒级的耐火原料配制而成，该造粒石墨粒度小于1mm，只能以少部分（一般不超过20%）加入到浇注料中，因此这种造粒石墨不能向浇注料引入足够石墨；第二，这种造粒石墨经过干燥后可直接用于等静压成型，不需要烘烤处理，因此石墨和耐火原料结合不牢固，在制作浇注料的强制混合过程中（包括干混和加水湿混过程），由于原料相互之间的摩擦和撞击而导致造粒石墨结构分离，影响石墨的引入效果。本发明针对浇注料的技术特点，制备了碳含量高、石墨和耐火原料结合牢固、边角较圆滑的粒状造粒石墨，可有效地向浇注料中引入石墨，而不影响浇注料的加水量和致密性。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于耐火浇注料的造粒石墨的制备方法。

本发明完成其发明任务所采用的技术方案是：