[发明专利]一种MgO—CaO系轻量耐火材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种MgO—CaO系轻量耐火材料及其制备方法，制备的MgO—CaO系轻量耐火材料在保持低导热率的情况下，具有良好的抗介质浸渗性能和抗水化性能，这得益于制备的试样外层致密，而内部多孔。其制备方法是选取镁砂和碳作为反应原料，以镁钙砂为主要原料，石蜡为结合剂。压制好的试样快速升温至240℃，以排除石蜡，而后对可控气氛炉抽真空，充入Ar作为保护，将炉体加热一定温度并通入O2，镁砂和碳发生碳热还原反应，生成Mg蒸汽，Mg蒸汽扩散与通入的O2反应生成氧化镁，氧化镁使颗粒和基体产生结合。具有烧成温度较低、试样气孔率、体积密度可调，耐压强度和荷重软化温度较高的特点。

技术领域

本发明涉及耐火材料生产技术领域，具体涉及一种MgO—CaO系轻量耐火材料及其制备方法。

背景技术

MgO—CaO系耐火材料具有以下优异的物理和化学性能：①耐火度高；②高温热力学性质稳定；③热震稳定性好；④抗渣性好；⑤净化钢液，防止水口堵塞；⑥原料储量丰富，产品无污染。可以应用于钢铁冶炼领域，如钢包、中间包及炉外精炼等高温设备。特别是随着洁净钢的发展，对MgO—CaO系耐火材料的呼声越来越高。同时，应用于水泥回转窑烧成带，是替代镁铬材料的理想材料。对于工作衬与金属液、熔渣直接接触或与物料间有侵损反应的窑炉，要求工作衬具有较高的致密度，以保证具有较好的抗侵蚀性能和使用寿命，这直接导致该类高温设备表面温度偏高，热散失加大，工作环境恶化。为了降低表面温度，如果单靠增大窑炉墙体厚度，导致窑炉热容量增大，升温和降温偏慢，热效率偏低。业已证明隔热耐火材料越靠近工作面，其隔热节能效果越好。高温窑炉工作衬用耐火材料一般由致密骨料和基质组成(熔铸耐火材料除外)，骨料相对致密，而基质较为疏松；通常侵蚀和损毁首先从基质开始，无论骨料是否损毁都会因变质层热物理性能变化产生剥落等而损毁，故重质骨料适当轻量化应该不会大幅度降低耐火材料的强度和抗介质侵蚀性能。为此在耐火材料界提出轻量耐火材料的概念，以区别于轻质耐火材料和重质耐火材料，通过引入具有较高气孔率(尤其是闭气孔率)骨料代替致密骨料，制备致密度高于轻质而低于重质耐火材料的一类耐火材料用于热工窑炉工作衬，意在不太影响耐火材料高温使用性能的前提下，达到保温隔热，节能降耗的目的。

一般的轻量耐火材料常通过在配料中引入轻量颗粒骨料达到降低耐火材料体积密度，降低导热率的目的。但由于MgO—CaO系耐火材料其中包含游离CaO容易与水反应，造成产品开裂。为提高其抗水化性能，通常需借助于助烧结剂或提高烧成温度提高MgO—CaO系耐火原料的致密度，为此目前尚无内部封闭气孔率较高的轻量原料可用。为此需要开发一种新的方法制备MgO—CaO系轻量耐火材料，在保障很好抗水化性能的前提下，实现其轻量化。

发明内容

针对上述背景技术所存在的问题和需求，本发明的目的在于，提供一种借助氧化镁碳热还原输运氧化结合反应烧结法制备MgO—CaO系轻量耐火材料。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种MgO—CaO系轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，包括下列制备步骤：

步骤一，选取镁砂和碳作为反应原料，将原料磨细至180目及以下，按照MgO和C摩尔比1:1混合均匀，作为耐火材料配料中细粉中的造孔和反应组份；

步骤二，将耐火材料原料按照一定的颗粒级配进行配料，所述的骨料部分选择各种CaO含量的镁钙砂致密颗粒，骨料部分与细粉部分的比例在60～70:30～40之间，其中细粉部分包含步骤一混合好的MgO和C粉体，其余细粉为镁钙砂细粉；所述的MgO和C粉体混合粉体其占细粉部分的20％～50％，细粉部分需要共混30分钟至90分钟；

步骤三，按着先加入骨料部分热混2～5分钟，再加入石蜡热态混合3～5分钟，再加入细粉部分，热混5～20分钟，在混合机中混合时间总计在20～30分钟；混合后置于密闭容器或塑料袋中睏料2小时至6小时；