CN101348377B - 用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。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；再将该合成材料按0～27％wt的5～3mm颗粒、18～50wt％的3～1mm颗粒、15～38wt％的1～0mm颗粒和30～45wt％的0.1～0mm细粉混合，外加3～8％的结合剂，搅拌均匀；或制成MgO-SiC-C质耐火涂抹料、或喷补料、或不烧耐火砖、或烧成耐火砖。本发明生产成本低、工艺简单；所制备的耐火材料性能优良，应用范围广。

Description

用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法
技术领域
本发明属于MgO-SiC-C质耐火材料领域。尤其涉及一种用MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。
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(ZL200610019553.7)，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、工艺简单的用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法，用该方法制备的耐火材料性能优良，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”(CN200810048257.9)专利技术：按摩尔比先将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，然后在还原气氛下烧结，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，其特征在于先将合成的MgO-SiC-C质材料加工成5～3mm、3～1mm、1～0mm和0.1～0mm级别的颗粒或细粉，再将0～27％wt的5～3mm颗粒、18～50wt％的3～1mm颗粒、15～38wt％的1～0mm颗粒和30～45wt％的0.1～0mm细粉混合，外加3～8wt％的结合剂；然后
——或再外加2～5wt％的0.1～0mm膨润土细粉作塑性剂，搅拌均匀，制成MgO-SiC-C质耐火喷补料；
——或再外加1～2wt％的纸纤维，搅拌均匀，制成MgO-SiC-C质耐火涂抹料；
——或搅拌均匀，经混碾、成型和150～180℃×8～16小时热处理，制成MgO-SiC-C质不烧耐火砖；
——或搅拌均匀，经成型和干燥后于1450～1700℃×4～24小时烧成，制成MgO-SiC-C质耐火砖。
所述的结合剂或为酚醛树脂，或为三聚磷酸钠与六偏磷酸钠的混合剂，或为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇中的一种或一种以上的混合剂。上述结合剂中，除酚醛树脂、三聚磷酸钠与六偏磷酸钠的混合剂外，其余结合剂在使用时先调制成水溶液。
由于采用上述技术方案，本发明所采用合成的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。
本发明所制备的耐火材料，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
一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。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”(CN200810048257.9)专利技术，按摩尔比先将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；然后在还原气氛下烧结，烧结温度为1450～1700℃，保温时间为2～8小时，得合成后的MgO-SiC-C质材料。
先将合成的MgO-SiC-C质材料加工成5～3mm、3～1mm、1～0mm和0.1～0mm级别的颗粒或细粉，再将40～50％的3～1mm颗粒、15～25％的1～0mm颗粒和35～45％的0.1～0mm细粉混合，外加3～6％的酚醛树脂作结合剂，搅拌均匀。然后用混碾机混碾15～30分钟后用压砖机成型，最后经150～160℃×12～16小时热处理，制成MgO-SiC-C质不烧耐火砖。
实施例2
一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。所采用的合成材料及颗粒级同实施例1。再将20～27％的5～3mm颗粒、18～25％的3～1mm颗粒、15～23％的1～0mm颗粒和35～45％的0.1～0mm细粉混合，外加3.5～6％的酚醛树脂作结合剂，搅拌均匀。然后用混碾机混碾15～30分钟后用压砖机成型，最后经160～180℃×8～12小时热处理，制成MgO-SiC-C质不烧耐火砖。
实施例3
一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。所采用的合成材料及颗粒级同实施例1。再将40～50％的3～1mm颗粒、15～25％的1～0mm颗粒和35～45％的0.1～0mm细粉混合，外加4～6％的木质素磺酸钙或木质素磺酸钠水溶液作结合剂，搅拌均匀。然后用压砖机成型，经60～110℃×24h干燥后于1450～1700℃×4～8小时烧成，制成MgO-SiC-C质耐火砖。
实施例4
一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。所采用的合成材料及颗粒级同实施例1。再将20～26％的5～3mm颗粒、18～25％的3～1mm颗粒、15～23％的1～0mm颗粒和35～45％的0.1～0mm细粉混合，外加4～7％的亚硫酸纸浆废液或聚乙烯醇水溶液作结合剂，搅拌均匀。然后用压砖机成型，经60～110℃×24h干燥后于1450～1700℃×4～8小时烧成，制成MgO-SiC-C质耐火砖。
实施例5
一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法。所采用的合成材料及颗粒级同实施例1。再将30～40％的3～1mm颗粒、25～35％的1～0mm颗粒和30～40％的0.1～0mm细粉混合；以上述物料为基础，外加3.5～6％的三聚磷酸钠或六偏磷酸钠作结合剂，再外加2.5～5％的0.1～0mm膨润土细粉作塑性剂。将上述物料搅拌混合均匀，制成MgO-SiC-C质耐火喷补料。
实施例6
一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法，所采用的合成材料及颗粒级同实施例1。再将25～35％的3～1mm颗粒、30～38％的1～0mm颗粒和30～38％的0.1～0mm细粉混合，以上述物料为基础，外加4.5～8％的三聚磷酸钠和六偏磷酸钠作结合剂，再外加2～4％的0.1～0mm膨润土细粉作塑性剂。然后将上述物料搅拌混合均匀，制成MgO-SiC-C质耐火喷补料。
实施例7
一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法，所采用的合成材料及颗粒级同实施例1。再将28～38％的3～1mm颗粒、27～37％的1～0mm颗粒和30～40％的0.1～0mm细粉混合；以上述原料为基础，外加3～6％的三聚磷酸钠与六偏磷酸钠作结合剂，再外加1～2％的纸纤维。然后将上述物料搅拌混合均匀，制成MgO-SiC-C质耐火涂抹料。
实施例8
一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法，所采用的合成材料及颗粒级同实施例1。再将27～37％的3～1mm颗粒、28～38％的1～0mm颗粒和30～40％的0.1～0mm细粉混合；以上述原料为基础，外加4～7％的三聚磷酸钠与六偏磷酸钠作结合剂，再外加1～1.8％的纸纤维。然后将上述物料搅拌混合均匀，制成MgO-SiC-C质耐火涂抹料。
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。
本发明所制备的耐火材料，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。

Claims (3)

1.一种用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法，按摩尔比先将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，然后在还原气氛下烧结，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，其特征在于先将合成的MgO-SiC-C质材料加工成5～3mm、3～1mm、1～0mm和0.1～0mm级别的颗粒或细粉，再将0～27％wt的5～3mm颗粒、18～50wt％的3～1mm颗粒、15～38wt％的1～0mm颗粒和30～45wt％的0.1～0mm细粉混合，外加3～8wt％的结合剂；然后
——或再外加2～5wt％的0.1～0mm膨润土细粉作塑性剂，搅拌均匀，制成MgO-SiC-C质耐火喷补料，
——或再外加1～2wt％的纸纤维，搅拌均匀，制成MgO-SiC-C质耐火涂抹料，
——或搅拌均匀，经混碾、成型和150～180℃×8～16小时热处理，制成MgO-SiC-C质不烧耐火砖，
——或搅拌均匀，经成型和干燥后于1450～1700℃×4～24小时烧成，制成MgO-SiC-C质耐火砖。
2.根据权利要求1所述的用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法，其特征在于所述的结合剂或为酚醛树脂，或为三聚磷酸钠与六偏磷酸钠的混合剂，或为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇中的一种或一种以上的混合剂；
上述结合剂中，除酚醛树脂、三聚磷酸钠与六偏磷酸钠的混合剂外，其余结合剂在使用时先调制成水溶液。
3.根据权利要求1或2所述的用合成的MgO-SiC-C质材料制备耐火材料的方法所制备的耐火材料。
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Denomination of invention: Method for preparing fire-resistant material from synthetic MgO-SiC-C material

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