[发明专利]一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，具体涉及一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法。

背景技术

镁铬砖以氧化镁(MgO)和三氧化二铬(Cr₂O₃)为主要成分，以方镁石和尖晶石为主要矿物组分的耐火材料制品。镁铬砖耐火度高，高温强度大，抗碱性渣侵蚀性强，热稳定性优良，对酸性渣也有一定的适应性。制造镁铬砖的主要原料是烧结镁砂和铬铁矿。

近年来，随着环境问题的日益突显，对于环保的要求也越来越高，镁铬砖在钢铁冶金行业的使用也越来越受到限制。

由于镁铬砖中的铬对于环境危害较大，现在已经出现了大量无铬镁尖晶石不烧砖的研究报道以及应用，具体到用于炉外精炼的RH炉来说，无铬镁尖晶石砖多采用镁砂、镁铝尖晶石为主要原料，在基质中添加金属Al、金属Si等物质，同时采用木质素、树脂或阿拉伯树胶等有机物为结合剂，机压成型后低温烘烤制备得到。

例如，申请公开号为CN103570364A的专利文献公开了一种不烧镁铝尖晶石砖，其化学组分的质量百分含量为：电熔镁砂：80～90％；富镁铝镁尖晶石：5～15％；氧化铝微粉：1～3％；铝硅合金粉：1～3％；B₄C：0.2～0.6％；上述各化学组分由外加的3.5～5wt％的结合剂(有机硅树脂和酚醛树脂)结合在一起；其中，所述电熔镁砂中的氧化镁含量大于98wt％，所述富镁铝镁尖晶石中氧化镁的含量大于30wt％。

在镁尖晶石砖中添加较多量的金属Al有两方面的作用，一方面金属Al作为抗氧化剂保护结合剂引入的碳素在使用过程中不会被氧化，另一方面金属Al也可使镁尖晶石砖在RH炉使用过程中表现出很高的强度和抗冲刷性能。

但是添加较多量的金属Al也会产生负面作用，由于金属Al在使用过程中最终会被氧化为Al₂O₃，而Al₂O₃又会与MgO反应形成镁铝尖晶石，从而导致较大的体积膨胀(尖晶石反应会带来约8％的体积膨胀)。

因此，这种添加了金属Al的镁尖晶石砖随着使用时间的延长，结构会逐渐变得疏松，逐渐失去不烧砖最初的高致密度和高强度，变得不耐钢水冲刷和熔渣侵蚀，与此同时，较大的体积膨胀也会在互相挤紧的镁尖晶石砖内部产生较大的应力，使其在使用过程中出现较多的剥落现象，加速了镁尖晶石砖的损毁。

发明内容

本发明提供了一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法，制备得到的镁尖晶石砖在高温下具有较高的强度和很低的体积膨胀，表现出良好的抗冲刷性能和抗剥落性能，可广泛用作钢包和RH炉等炉外精炼设备的炉衬材料。

一种高强度低膨胀镁尖晶石砖的制备方法，包括以下步骤：

将镁尖晶石砖的各原料混合均匀后，依次经压制成型，低温烘烤得到所述的镁尖晶石砖；

所述镁尖晶石砖的原料的重量份组成为：

采用湿碾机对预混料和混合粉进行混合，由于胶结剂为粉料，需要和水配合使用。

所述镁砂采用电熔法或者烧结法生产皆可，优选地，所述镁砂中MgO的质量百分数≥97％，粒度级配为：

本发明中所述粒度级配的百分数均为重量百分数，例如：8～5mm10wt％是指：若镁砂的重量为100kg，则粒径为8～5mm的镁砂为10kg。

-180目，也即-0.088mm，是指：粒径≤0.088mm，可以通过对大颗粒的镁砂进行球磨，使粒度减小至≤0.088mm。

所述镁铝尖晶石中Al₂O₃的质量百分数为66～80％，MgO和Al₂O₃总的质量百分数≥98％，粒度级配为：

-180目    25～80wt％；

D₅₀≤2μm  20～75wt％。

D₅₀即中位径，粉体的平均粒径。

所述堇青石中SiO₂的质量百分数≤50％，Al₂O₃的质量百分数≥30％，SiO₂、Al₂O₃和MgO总的质量百分数≥95％，粒度级配为：

1～0mm  40～60wt％；

-180目  40～60wt％。