[发明专利]一种环保型马丁砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种环保型马丁砂及其制备方法。

背景技术

镁橄榄石是一种优质耐火原料，熔点较高(1890℃)，导热率低(是纯氧化镁的1/4～ 1/3)，不易水化，化学稳定性好，耐金属熔体及渣的侵蚀，与大多数碱性耐火材料具有良好的相容性，并且与钢水接触时镁橄榄石能保持稳定。另外，镁橄榄石价格低，其价格约为镁砂原料的1/2。由于镁橄榄石的上述特点，使其广泛应用于冶金、热工以及铸造行业。在热工领域，镁橄榄石主要用于加热炉炉底、热风炉炉衬以及各种工业窑炉蓄热室的格子砖；在铸造领域，由于镁橄榄石不含游离态SiO₂，而被公认为是绿色环保型铸造材料，主要用于铸件造型材料使用。在冶金领域，目前镁橄榄石主要作为连铸中间包内衬材料使用，少部分作为转炉和钢包修补材料使用。

马丁砂主要用于转炉、电炉、钢包等冶炼容器的施工砌筑和热态修补，具有致密性好、强度高、抗渣侵蚀性好等优点。以往马丁砂是以镁砂为原料，以铬酸酐为结合剂制备而成。由于铬酸酐有毒、腐蚀性强的缺点，所以在马丁砂的生产、施工过程和用后会对作业人员身体造成伤害，而且污染环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以镁橄榄石、镁砂、棕刚玉、硅微粉等为原料的、环保、高强度、致密性好、抗渣侵蚀性能好、施工流动性好的马丁砂及其制备方法。

一种环保型马丁砂，包括以下质量百分比的原料：镁橄榄石25％-35％，电熔镁砂 10％-20％，中档镁砂20％-30％、中档镁砂粉10％-25％、棕刚玉粉5％-10％、结合剂 3％～8％、添加剂0.3％～0.4％。

优选的，所述的镁橄榄石的粒度为5-3mm。

优选的，所述的电熔镁砂为92电熔镁砂，粒度为3-1mm。

优选的，所述的中档镁砂的粒度为1-0mm。

优选的，所述的中档镁砂粉和棕刚玉粉的粒度均为180目～200目。

优选的，所述的结合剂为92硅微粉。

优选的，所述的添加剂，以添加剂的质量为100％计，包括金属铝粉10％-15％，柠檬酸钠55％-60％，草酸25％-30％。

一种环保型马丁砂的制备方法，包括以下步骤：

1)准备原料：按照配方比例准备骨料、粉料、结合剂和添加剂，所述的骨料包括镁橄榄石，电熔镁砂和中档镁砂，所述的粉料包括中档镁砂粉和棕刚玉粉；

2)搅拌：将步骤(1)准备好的原料在搅拌机中搅拌2-3分钟混合均匀，然后再加入原料重量6％-6.5％的水搅拌3-5分钟；

3)振动成型：将经过步骤(2)处理的原料在振动机中振动成型，即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的环保型马丁砂以镁橄榄石、镁砂、棕刚玉、硅微粉等为原料，具有致密性好、强度高、抗渣侵蚀性能优异、施工流动性好的优点，同时使用无毒、无污染的结合剂代替铬酸酐，研制的马丁砂不仅满足了施工和使用要求，而且对环境友好。

2、本发明的棕刚玉粉在高温下与基质中的MgO反应生成原位尖晶石，原位尖晶石能与渣中的MnO与FeO形成固溶体，反应式如下：

FeO+MnO+MA—(Fe，Mn，Mg)O·(Fe，Al)O

使熔渣SiO₂富化而变得粘稠，由于渣渗透深度(L)由下述方程确定：L∝η²，这表明基质中的原位尖晶石的生成使渣的粘度增加从而限制了渣的渗透。同时基质中配入的MgO 与Al₂O₃在使用中反应生成的原位尖晶石则分布均匀，其与熔渣的接触角小，限制了熔渣的流动，提高了马丁砂的抗渣渗透性。

3、本发明的结合剂采用的是92硅微粉。二氧化硅微粉与Mg0和H2O在常温下形成 MgO－SiO2－H2O凝胶而产生凝聚结合，使试样具有较高的常温强度；热处理过程中，Si －OH键脱水聚合形成网络状的Si－O－Si结构，该网络结构一直保持到1100℃也无变化，这种结构保证了材料在1100℃×3h下具有一定的强度。1550℃×3h处理后，二氧化硅微粉与镁砂发生化学反应而形成镁橄榄石，镁橄榄石的形成使马丁砂在高温下也能保证较高的强度。

4、本发明的金属铝粉、柠檬酸钠和草酸的加入不仅起到减水、调节硬化时间的作用，还可以提高材料在使用中的防爆裂性能。金属铝粉起到排气和快干的作用；柠檬酸钠和草酸的加入可以起到减水效果，科学的配比使得各个原料之间相辅相成，提高材料性能。

具体实施方式