[发明专利]一种抗水化镁钙质耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁钙质耐火材料及其制备方法，尤其涉及用于冶金行业的抗水化镁钙质耐火材料及其制备方法。

背景技术

随着钢铁工业的发展及对洁净钢需求量的增加，炼钢技术日益趋向高级化和洁净化，冶炼条件日益苛刻，对耐火材料的质量要求越来越高，而钢的洁净度与耐火材料的材质、品种、质量、和使用密切相关。一般的耐火材料对钢液或多或少都会造成一定的污染，不适应洁净钢冶炼的要求，但是镁钙质耐火材料不仅不污染钢液，还有净化钢液的功能，同时具有良好的耐高温性，抗渣性、耐热震性和高温真空下的稳定性，是一种优质的碱性耐火材料，是冶炼洁净钢最合适的耐火材料，受到钢铁企业的普遍重视。镁钙质耐火材料含有较多游离Ca0，易与钢液中的S、P等夹杂物反应，形成低熔点化合物上浮进入到炉渣中，具有除杂质、净化钢液的功能，同时可防止水口发生堵塞。但是CaO极易与水反应，同时产生体积膨胀，使耐火材料开裂、粉化，因此镁钙质耐火材料的防水化非常重要。

为改善镁钙质耐火材料的抗水化性问题，现在常用的方法是在镁钙质耐火材料中加入少量ZrO₂或TiO₂等添加剂，这些添加剂在煅烧过程中与CaO作用，生成低熔点物质或固溶体，促进镁钙砂的烧结，并改善其显微结构，提高抗水化性能。但是这种方法使用了ZrO₂等添加剂，价格较高，并且其废气和粉尘污染水源，对人体造成严重的损害。而且次方法是通过添加剂将游离的CaO反应结合掉了，实际上降低了镁钙质耐火材料除杂质、净化钢液的效果。

申请号为01128336.X的中国专利公开了一种抗水化镁钙质耐火材料及其制备方法，采用CO₂和水蒸气的混合气体对镁钙质耐火材料进行处理，从而在材料表面生成一层致密的CaCO₃抗水化膜层，有效隔绝CaCO₃内部的CaO与外界水分接触，显著提高了镁钙质耐火材料的抗水化性能。但是由于水蒸气更容易使CaO水化，因此需要严格控制CO₂与水蒸气的流量、处理温度和时间，工艺复杂，很难稳定，难以工业化。尤其是CaCO₃膜层在使用过程中还会分解，增加了材料的损耗，降低了耐火材料的使用寿命。

还有一种方法是在镁钙质耐火材料表面用磷酸处理，或者喷涂一层无水有机物，使材料表面不与大气接触，起到防水化作用。申请号为201610954863.1的中国专利公开了一种抗水化镁钙砂及其制备方法，向镁钙砂颗粒表面连续喷洒有机硅树脂，镁钙砂经表面处理后，其抗水化性虽然提高了，但在使用过程中，有机物涂层很容易损坏，失去抗水化能力。而磷酸盐化合物在使用过程中会产生含磷杂质，影响产品质量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于冶金行业的抗水化镁钙质耐火材料及其制备方法。

本发明的具体技术方案为：一种用于冶金行业的抗水化镁钙质耐火材料的组成为颗粒状镁钙质耐火材料，其表面包裹一层致密的氧化铝薄膜。

作为优选，所述的镁钙质耐火材料为含10-62wt%CaO的烧结镁钙砂。

作为优选，所述的镁钙质耐火材料为含50wt%以上的CaO的高钙镁钙砂。

作为优选，所述的氧化铝薄膜厚度在2-20μm。

作为优选，所述的氧化铝薄膜厚度在4-10μm。

作为优选，所述的烧结镁钙砂的粒度为1-12mm。

与现有技术对比，本发明的有益效果是： 镁钙质耐火材料表面的致密氧化铝薄膜能够有效隔绝其内部游离的CaO与外界水分接触，因此显著提高了镁钙质耐火材料的抗水化性能。这种材料的优势在于很好的保留了镁钙质耐火材料内部的活性CaO，不会对其所具有的净化钢液的性能造成损害，同时，表面的氧化铝成分成本低，污染小，耐高温，不易损坏，延长了材料的使用寿命，极大的降低了生产成本。由于材料抗水化性的提高，所选镁钙砂中的CaO含量可以相对较高，提高了镁钙质耐火材料的抗渣性、抗震性和净化钢液的能力。该材料可用于不定型耐火制品。

上述的抗水化镁钙质耐火材料的制备方法为：以颗粒状的镁钙质耐火材料为原料，采用物理气相沉积法，在镀膜机中沉积氧化铝层。

作为优选，所述的镀膜机为真空离子镀膜机，利用电子束蒸发磁控溅射，或多弧蒸发离化技术沉积氧化铝层。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：这种镀膜方法已经是工艺非常成熟的常用镀膜技术，工艺稳定，控制简单，调控镀膜的厚度、密度或者镀膜材料都非常方便，有利于工业生产应用。