CN101328070B

CN101328070B - 含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101328070B
Application number: CN2008100483497A
Authority: CN
Inventors: 祝洪喜; 邓承继; 白晨
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2028-07-10
Also published as: CN101328070A

Abstract

本发明涉及一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料及其制备方法。所采用的技术方案是：先将25～40wt％的3～1mm镁砂颗粒、20～35wt％的1～0mm镁砂颗粒、5～40wt％的镁橄榄石-C混合细粉和0～35wt％的镁砂细粉混合，外加上述混合料4～10wt％的结合剂，搅拌或混碾10～30分钟，压制成型后干燥；然后在还原气氛下烧结，烧结温度为1450～1700℃，保温时间为4～8小时，制得MgO-SiC-C质复合耐火材料。本发明加入镁橄榄石和炭所制备的MgO-SiC-C质耐火材料不仅可以解决镁砂资源紧张问题，降低生产成本，且在高温下镁橄榄石与C反应生成的SiC能加强材料内部的结合作用，有利于提高耐火材料的性能。本发明同时还可采用低品位镁砂。

Description

含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料及其制备方法

技术领域

本发明属于以镁砂、镁橄榄石(2MgO·SiO₂)、工业炭粉(C)为基料的复合耐火材料领域。尤其涉及一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料及其制备方法。

背景技术

MgO-SiC-C质复合材料具有优良的耐高温性能和热稳定性能，可用于有色金属和钢铁冶炼设备，也可以制备成优质的耐高温隔热保温材料和高温窑炉的墙体材料，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，取代MgO-C质材料，有利于钢的质量，具有良好的使用效果。

MgO-SiC-C质耐火材料现有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，采用机械混合后再经压力机械压制成型而生产的(如ZL200610019553.7)，这类方法的优点是以工业SiC代替石墨(C)，以保证材料的抗侵蚀性和抗热震性能，问题是这类方法要求用高品位的镁砂，而镁砂资源日益紧张，工业SiC的价格昂贵，而且镁砂和工业SiC的市场价格越来越高，MgO-SiC-C质复合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，但在高温下结合作用较差，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原料资源丰富、生产成本较低、工艺简单的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法；用该方法制备的MgO-SiC-C耐火材料成本降低、性能优良。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：先将25～40wt％的3～1mm镁砂颗粒、20～35wt％的1～0mm镁砂颗粒、5～40wt％的镁橄榄石-C混合细粉和0～35wt％的镁砂细粉混合，外加上述混合料4～10wt％的结合剂，搅拌或混碾10～30分钟，压制成型后干燥；然后在还原气氛下烧结，烧结温度为1450～1700℃，保温时间为4～8小时，制得MgO-SiC-C质复合耐火材料。其中：

所述的镁砂颗粒的MgO含量≥80％，粒度为3～1mm和1～0mm；

所述的镁砂细粉的MgO含量≥80％，粒度为0.1～0mm；

所述的镁橄榄石-C混合细粉是：将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为1～4∶3～6混合，粒度为0.1～0mm；

所述的镁橄榄石的MgO含量≥36％，粒度为0.1～0mm；

所述的工业炭粉的C含量≥80％，粒度为0.1～0mm；

所述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，使用时先调制为水溶液。

由于采用上述技术方案，本发明所制备的MgO-SiC-C耐火材料中，SiC是在该材料内部由镁橄榄石和C反应生成的，在材料内部具有良好的结合作用，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，故成本降低、性能优良。

本发明加入镁橄榄石和炭制备MgO-SiC-C质耐火材料不仅可以解决镁砂资源紧张问题，降低生产成本，且在高温下镁橄榄石与C反应生成的SiC加强了材料内部的结合作用，有利于提高材料的性能；同时还可采用低品位镁砂。

具体实施方案

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。

实施例1

一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将30～40wt％的3～1mm镁砂颗粒、20～30wt％的1～0mm镁砂颗粒、15～25wt％的镁橄榄石-C混合细粉和15～25wt％的镁砂细粉混合，外加5～7％的木质素磺酸钠和木质素磺酸钙为结合剂，调制为水溶液后搅拌10～30分钟，压砖机成型，经60～110℃×24小时干燥后于还原气氛下经1450～1600℃×6～8小时烧成，制得MgO-SiC-C质复合耐火材料。其中：

所述的镁砂颗粒的MgO含量≥80％，粒度为3～1mm和1～0mm；

所述的镁砂细粉的MgO含量≥80％，粒度为0.1～0 mm；

所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为1～2.5∶3～3.5混合，粒度为0.1～0mm；

所述的镁橄榄石的MgO含量≥36％，粒度为0.1～0mm；

所述的工业炭粉的C含量≥80％，粒度为0.1～0mm。

实施例2

一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将25～35wt％的3～1mm镁砂颗粒、25～35wt％的1～0mm镁砂颗粒、20～30wt％的镁橄榄石-C混合细粉和20～30wt％的镁砂细粉混合，外加5～6％的木质素磺酸钙为结合剂，调制为水溶液后搅拌10～30分钟，压砖机成型，经60～110℃×24小时干燥后于还原气氛下经1600～1700℃×4～6小时烧成，制成MgO-SiC-C质复合耐火材料。

所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为2.5～4∶3～3.5混合，粒度为0.1～0mm。其余同实施例1。

实施例3

一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将30～40wt％的3～1mm镁砂颗粒、20～30wt％的1～0mm镁砂颗粒、25～35wt％的镁橄榄石-C混合细粉和10～20wt％的镁砂细粉混合，外加7～10％的亚硫酸纸浆废液为结合剂，搅拌10～30分钟，压砖机成型；经60～110℃×24小时干燥后于还原气氛下经1450～1600℃×4～6小时烧成，制成MgO-SiC-C质复合耐火材料。

所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为1～2.5∶4.5～6混合，粒度为0.1～0mm。其余同实施例1。

实施例4

一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将30～40wt％的3～1mm镁砂颗粒、20～30wt％的1～0mm镁砂颗粒、5～15wt％的镁橄榄石-C混合细粉和25～35wt％的镁砂细粉混合，外加5～7％的聚乙烯醇为结合剂，调制为水溶液后搅拌10～30分钟，压砖机成型，经60～110℃×24小时干燥后于还原气氛下经1450～1600℃×6～8小时烧成，制成MgO-SiC-C质复合耐火材料。

所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为2.5～4∶4.5～6混合，粒度为0.1～0mm.。其余同实施例1。

实施例5

一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将25～35wt％的3～1mm镁砂颗粒、25～35wt％的1～0mm镁砂颗粒、10～20wt％的镁橄榄石-C混合细粉和30～35wt％的镁砂细粉混合，外加5～6％的木质素磺酸钠为结合剂，调制为水溶液后搅拌10～30分钟，压砖机成型，经60～110℃×24小时干燥后于还原气氛下经1600～1700℃×4～6小时烧成，制成MgO-SiC-C质复合耐火材料。

所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为1～2∶5～6混合，粒度为0.1～0mm。其余同实施例1。

实施例6

一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将30～40wt％的3～1mm镁砂颗粒、25～30wt％的1～0mm镁砂颗粒、30～40wt％的镁橄榄石-C混合细粉和5～10wt％的镁砂细粉混合，外加5～6％的木质素磺酸钙为结合剂，调制为水溶液后搅拌10～30分钟，压砖机成型，经60～110℃×24小时干燥后于还原气氛下经1600～1700℃×4～6小时烧成，制成MgO-SiC-C质复合耐火材料。

所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为2～3∶4～5混合，粒度为0.1～0mm；其余同实施例1。

实施例7

一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将30～40wt％的3～1mm镁砂颗粒、25～30wt％的1～0mm镁砂颗粒和30～40wt％的镁橄榄石-C混合细粉混合，外加5～6％的木质素磺酸钙为结合剂，调制为水溶液后搅拌10～30分钟，压砖机成型，经60～110℃×24小时干燥后于还原气氛下经1600～1700℃×4～6小时烧成，制成MgO-SiC-C质复合耐火材料。

所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为3～4∶3～4混合，粒度为0.1～0mm。其余同实施例1。

本具体实施方式所采用的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。

本具体实施方式所制备的MgO-SiC-C耐火材料中，SiC是在该材料内部由镁橄榄石和C反应生成的，在材料内部具有良好的结合作用，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，故成本降低、性能优良。

Claims

1.一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法，其特征在于先将25～40wt％的3～1mm镁砂颗粒、20～35wt％的1～0mm镁砂颗粒、5～40wt％的镁橄榄石-C混合细粉和0～35wt％的镁砂细粉混合，外加上述混合料4～10wt％的结合剂，搅拌或混碾10～30分钟，压制成型后干燥；然后在还原气氛下烧结，烧结温度为1450～1700℃，保温时间为4～8小时，制得MgO-SiC-C质复合耐火材料；

所述的镁砂细粉的MgO含量≥80％，粒度为0.1～0mm；

所述的镁橄榄石-C混合细粉是：将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为1～4∶3～6混合，粒度为0.1～0mm。

2.根据权利要求1所述的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法，其特征在于所述的镁砂颗粒的MgO含量≥80％，粒度为3～1mm和1～0mm。

3.根据权利要求1所述的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法，其特征在于所述的镁橄榄石的MgO含量≥36％，粒度为0.1～0mm。

4.根据权利要求1所述的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法，其特征在于所述的工业炭粉的C含量≥80％，粒度为0.1～0mm。

5.根据权利要求1所述的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法，其特征在于所述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，使用时先调制为水溶液。

6.根据权利要求1～5项中任一项所述的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法所制备的MgO-SiC-C质耐火材料。