基于镁橄榄石－C的MgO－SiC－C质耐火浇注料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于镁橄榄石－C的MgO－SiC－C质耐火浇注料及其制备方法。所采用的技术方案是：将镁橄榄石和C粉按摩尔比为1～4∶3～6混合，外加上述混合料1～10wt％的结合剂，经搅拌、成型和干燥后，在还原气氛下经1450～1700℃×2～8h合成MgO－SiC－C质材料。再将10～25wt％的10～5mm颗粒、15～25wt％的5～3mm颗粒、15～25wt％的3～1mm颗粒、10～20wt％的1～0mm颗粒和25～35wt％的0.1～0mm细粉混合，外加2～8wt％的结合剂，搅拌均匀，制成MgO－SiC－C质耐火浇注料。本发明生产成本低、工艺简单；所制备的耐火浇注料性能优良，应用范围广。

说明书

技术领域

本发明属于MgO-SiC-C质耐火浇注料技术领域。尤其涉及-种基于镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法。

背景技术

MgO-SiC-C质复合耐火材料具有优良的耐高温性能和热稳定性能，是有色金属和钢铁冶炼设备的新型炉衬材料，尤其适用于生产低碳钢和超低碳钢等洁净钢的钢包内衬与精炼炉衬。用MgO-SiC-C质复合耐火材料取代MgO-C质材料，可克服因炉衬材料对钢水的增C影响，有利于钢的质量，具有良好的使用效果。

现有的MgO-SiC-C质耐火材料的生产制备方法是用镁砂和工业SiC为主要原料，以酚醛树脂为结合剂(ZL 200610019553.7)，采用机械混合后经压制成型而生产的，这类方法的优点是用工业SiC代替石墨(C)，以保证材料的抗侵蚀性和抗热震性能，问题是镁砂资源日益紧张，镁砂和工业SiC的市场价格越来越高，MgO-SiC-C质耐火材料的生产成本也随之不断提高；另外，MgO和SiC是通过酚醛树脂结合的，酚醛树脂在高温下碳化，结合作用较弱，影响材料的高温强度和抗冲刷性。

发明内容

本发明的任务是提供一种生产成本低、工艺简单的基于镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火浇注料的制备方法，用该方法制备的耐火浇注料性能优良，应用范围广。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：首先采用申请人的“镁橄榄石-C合成的MgO-SiC-C质材料及其制备方法”(CN 200810048257.9)专利技术，按摩尔比将1～4mol的镁橄榄石矿粉和3～6mol的C粉混合，外加上述混合料4～10wt％的结合剂，搅拌或混碾10～30分钟，经压制成型后干燥；再在还原气氛下烧结，烧结温度为1450～1700℃，保温时间为2～8小时，得合成的MgO-SiC-C质材料。该专利技术中的结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇中的一种结合剂或一种以上的混合剂。

然后将合成的MgO-SiC-C质材料加工成10～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0mm的颗粒和0.1～0mm的细粉，再将10～25wt％的10～5mm颗粒、15～25wt％的5～3mm颗粒、15～25wt％的3～1mm颗粒、10～20wt％的1～0mm颗粒和25～35wt％的0.1～0mm细粉混合，外加2～8wt％的结合剂，搅拌均匀，制成MgO-SiC-C质耐火浇注料。

本发明所述的结合剂或为水玻璃、或为三聚磷酸钠、或为六偏磷酸钠、或为三聚磷酸钠与六偏磷酸钠的混合物、或为耐火水泥与二氧化硅微粉的混合物。

由于采用上述技术方案，本发明所采用镁橄榄石-C合成的MgO-SiC-C质材料中，工业炭粉原料来源广泛、镁橄榄石矿的资源丰富，不仅可有效解决镁砂资源紧缺的问题，且生产成本低、工艺简单。

本发明采用镁橄榄石-C合成的MgO-SiC-C质材料所制备的MgO-SiC-C质耐火浇注料，由于SiC是在该材料内部由镁橄榄石和C反应生成的，与MgO结合良好，有利于提高浇注料的性能。SiC不仅是非常耐高温的材料，具有优良的抗渣性能，而且热膨胀率很低，可防止在使用中由于反复加热冷却产生内应力过大而引起炉衬材料的开裂和剥落。另外，在高温使用条件下部分SiC氧化变成气态SiO迁移到砖的表层，然后又与高温空气反应氧化变成固态的SiO₂，可填塞炉衬材料的表面孔隙，使衬体材料表层致密化，阻止渣的渗透，减缓材料的蚀损，延长使用寿命。因此，本发明所制备的耐火材料性能优良，应用范围广。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述，并非对本发明保护范围的限制。

实施例1

一种基于镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法。首先采用申请人的“镁橄榄石-C合成的MgO-SiC-C质材料及其制备方法”(CN 200810048257.9)专利技术，按摩尔比将1～4mol的镁橄榄石矿粉和3～6mol的C粉混合，外加上述混合料4～10wt％的结合剂，搅拌或混碾10～30分钟，经压制成型后干燥；再在还原气氛下烧结，烧结温度为1450～1700℃，保温时间为2～8小时，得合成的MgO-SiC-C质材料。该专利技术中的结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇中的一种结合剂或一种以上的混合剂。

然后将合成的MgO-SiC-C质材料加工成10～5mm、5～3mm、3～1mm、1～0mm四种颗粒和0.1～0mm的细粉，按照10～15wt％的10～5mm颗粒、20～25wt％的5～3mm颗粒、20～25wt％的3～1mm颗粒、10～15wt％的1～0mm颗粒和25～30wt％的0.1～0mm细粉进行配料，外加4～6wt％的耐火水泥与二氧化硅微粉的混合物，搅拌均匀，制得MgO-SiC-C质耐火浇注料。

实施例2

一种基于镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法。所采用的合成材料及四种颗粒和细粉同实施例1。按照10～15wt％的10～5mm颗粒、20～25wt％的5～3mm颗粒、15～20wt％的3～1mm颗粒、10～15wt％的1～0mm颗粒和30～35wt％的0.1～0mm细粉进行配料，外加2～5wt％的三聚磷酸钠，搅拌均匀，制得MgO-SiC-C质耐火浇注料。

实施例3

一种基于镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法，所采用的合成材料及四种颗粒和细粉同实施例1。按照10～15wt％的10～5mm颗粒、20～25wt％的5～3mm颗粒、15～20wt％的3～1mm颗粒、10～15wt％的1～0mm颗粒和30～35wt％的0.1～0mm细粉进行配料，外加2.5～5.5wt％的六偏磷酸钠，搅拌均匀，制成MgO-SiC-C质耐火浇注料。

实施例4

一种基于镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法，所采用的合成材料及四种颗粒和细粉同实施例1。按照15～20wt％的10～5mm颗粒、15～20wt％的5～3mm颗粒、20～25wt％的3～1mm颗粒、10～15wt％的1～0mm颗粒和25～30wt％的0.1～0mm细粉进行配料，外加6～8wt％的耐火水泥与二氧化硅微粉的混合物，搅拌均匀，制得MgO-SiC-C质耐火浇注料。

实施例5

一种基于镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法，所采用的合成材料及四种颗粒和细粉同实施例1。按照15～20wt％的10～5mm颗粒、20～25wt％的5～3mm颗粒、15～20wt％的3～1mm颗粒、10～15wt％的1～0mm颗粒和30～35wt％的0.1～0mm细粉进行配料，外加4～7wt％的水玻璃，搅拌均匀，制得MgO-SiC-C质耐火浇注料。

实施例6

一种基于镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法，所采用的合成材料及四种颗粒和细粉同实施例1。按照20～25wt％的10～5mm颗粒、20～25wt％的5～3mm颗粒、15～20wt％的3～1mm颗粒、10～15wt％的1～0mm颗粒和25～30wt％的0.1～0mm细粉进行配料，外加6～8wt％的耐火水泥与二氧化硅微粉的混合物，搅拌均匀，制得MgO-SiC-C质耐火浇注料。

实施例7

一种基于镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法，所采用的合成材料及四种颗粒和细粉同实施例1。按照20～25wt％的10～5mm颗粒、20～25wt％的5～3mm颗粒、10～15wt％的3～1mm颗粒、15～20wt％的1～0mm颗粒和25～30wt％的0.1～0mm细粉进行配料，外加6～8wt％的耐火水泥与二氧化硅微粉的混合物，搅拌均匀，制得MgO-SiC-C质耐火浇注料。

实施例8

一种基于镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火浇注料及其制备方法，所采用的合成材料及四种颗粒和细粉同实施例1。按照15～20wt％的10～5mm颗粒、20～25wt％的5～3mm颗粒、15～20wt％的3～1mm颗粒、10～15wt％的1～0mm颗粒和25～30wt％的0.1～0mm细粉进行配料，外加4～6wt％的三聚磷酸钠与六偏磷酸钠的混合物，搅拌均匀，制得MgO-SiC-C质耐火浇注料。

本具体实施方式所采用合成的MgO-SiC-C质材料中，工业炭粉原料来源广泛、镁橄榄石矿的资源丰富，不仅可有效解决镁砂资源紧缺的问题，且生产成本低、工艺简单。

本具体实施方式采用镁橄榄石-C合成的MgO-SiC-C质材料所制备的MgO-SiC-C质耐火浇注料，由于SiC是在该材料内部由镁橄榄石和C反应生成的，与MgO结合良好，有利于提高材料的性能。SiC不仅是非常耐高温的材料，具有优良的抗渣性能，而且热膨胀率很低，可防止在使用中由于反复加热冷却产生内应力过大而引起炉衬材料的开裂和剥落。另外，在高温使用条件下部分SiC氧化变成气态SiO迁移到砖的表层，然后又与高温空气反应氧化变成固态的SiO₂，可填塞炉衬材料的表面孔隙，使衬体材料表层致密化，阻止渣的渗透，减缓材料的蚀损，延长使用寿命。因此，本具体实施方式所制备的耐火材料性能优良，应用范围广。