CN102329136A - 镁碳砖的制备方法 - Google Patents

Abstract

镁碳砖的制备方法，具体地说是一种常温固化的镁碳砖的制备，属于耐火材料技术领域。其制备过程为：取镁砂、碳素、酚醛树脂结合剂和轻烧白云石粉混得到混和泥料；如果使用倾斜式逆流混合机混炼，可以省去预混炼工序，把所需物料直接放入其中混炼，得到混合泥料。将所得混合泥料放入压机模具中加压成型，得到成型的镁碳砖；将成型的镁碳砖在室温下保存2-4天后即得镁碳砖。由于减少了烘烤工序，镁碳砖可以节约烘烤所需的能源按标准煤计为80~120公斤/吨。所得的镁碳砖中氧化钙含量高，有一定的高温蠕变性，和普通的镁碳砖相比抗剥落性较好，若用作冶炼不锈钢的炉衬材料可以延长使用寿命，净化钢水。

Description

镁碳砖的制备方法

技术领域

本发明镁碳砖的制备方法，具体地说是一种常温固化的镁碳砖的制备，属于耐火材料技术领域。

背景技术

镁碳砖是一种优质耐火材料，由于该种含碳耐火制品具有耐火度高、抗渣侵性能好、耐热震性强及高温蠕变小等优点，在炼钢电炉、转炉及精炼炉上广泛得到应用，并促使炉衬寿命大幅度提高，因而被全世界许多国家迅速推广应用。

镁碳砖的主要原料包括镁砂、石墨以及有机结合剂，其中结合剂是生产镁碳砖的关键。现在生产镁碳砖多选用合成酚醛树脂作为结合剂。原料首先在混炼机中混练，然后经过压制成型，最后在 200℃左右的温度下烘烤制成镁碳砖。

酚醛树脂结合的镁碳砖在烘烤固化过程中要消耗能源。据测算每烘烤1吨镁碳砖，需要消耗标准煤80~120公斤。酚醛树脂结合镁碳砖在烘烤过程中还会释放出苯酚、甲醛、乙二醇等各种有毒气体，气体总量约占镁碳砖重量的1%，对环境有害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产过程中减少烘烤工序的镁碳砖的制备方法。

按照本发明的技术方案，所述镁碳砖的制备方法如下，按重量份数计：

（1）混料：取80-99份镁砂、1-20份碳素、0.2-3份轻烧白云石粉、2-4份酚醛树脂结合剂混炼均匀得到混合泥料；

（2）加压成型：将步骤（1）所得混合泥料放入压机模具中，100-300MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；

（3）室温保存：将成型的镁碳砖在室温下保存2-4天后即得镁碳砖。

如果使用倾斜式逆流混合机混炼，可以省去预混炼工序，把所需物料直接放入其中混炼，得到混合泥料。

也可以在步骤（1）中，将所述镁砂中粒度小于0.088mm的镁砂与所述轻烧白云石粉预先混合均匀得到预混料；再在混炼机中加入其余镁砂、所述碳素和酚醛树脂结合剂混炼；再加入所述预混料混炼10-25min得到所述混合泥料。

所述轻烧白云石粉制备步骤为：取白云石在1000-1300℃灼烧至分解后磨粉。

在步骤（1）中加入0.5-3份抗氧化剂；所述抗氧化剂为铝粉、硅粉、碳化硼、硼化锆和硼玻璃粉的一种或几种。预混时将抗氧化剂与轻烧白云石粉同时加入预混料。

所述轻烧白云石粉氧化钙含量大于等于30%，氧化镁含量大于等于30%，氧化钙和氧化镁的总含量大于等于80%。

所述液体酚醛树脂结合剂为热固性酚醛树脂液。

所述碳素为石墨、碳黑或高温沥青粉中的一种或几种。

步骤（3）所得成型的镁碳砖耐压强度大于等于20MPa；步骤（4）耐压强度大于等于35MPa。

其中酚醛树脂结合剂起到维持镁碳砖常温和高温整体性的作用，并提供强度。

碳的特点是熔点高，热膨胀系数小。在镁碳砖中的作用是保持镁碳砖的高温强度、抗热震性、抗渣渗透性。

轻烧白云石粉灼烧后会生成氧化镁和氧化钙。氧化钙可以起到调节酚醛树脂结合剂的pH值的作用。一般酚醛树脂结合剂偏中性或弱酸性，常温下固化时间长。由于氧化钙的存在，酚醛树脂结合剂偏向强碱性，可以在常温下固化，产生强度。氧化钙也会和酚醛树脂中的酚羟基发生反应起到交联作用，提高酚醛树脂的抗氧化能力。氧化钙添加到镁碳砖中有利于提高镁碳砖基质的钙硅比，减少高温液相，增强对低碱度钢渣的抗侵蚀性。镁碳砖中氧化钙含量提高也有利于提高抗热震性。镁碳砖中氧化钙还有利于净化钢水，提高钢材质量。

氧化镁是镁碳砖的主要成分，轻烧白云石粉中的活性氧化镁也可以和酚醛树脂结合剂中的酚羟基反应，起到交联作用，是酚醛树脂的固化促进剂。要注意的是在镁碳砖中加入过多的轻烧白云石粉，会导致镁碳砖鼓胀开裂。

镁碳砖中还可以加入部分抗氧化剂来延缓碳素被氧化。抗氧化剂可以与氧气反应，堵塞气孔，使镁碳砖的基质致密，保护碳素不被氧化。抗氧化剂包括铝粉、硅粉、碳化硼、硼化锆、硼玻璃粉等。轻烧白云石和含硼抗氧化剂反应生成的硼酸钙和硼酸镁有利于提高含硼抗氧化剂的抗氧化效果。

本发明的有益效果：相比原有技术，本发明生产的镁碳砖省去了装窑车、烘烤等工序，节约了能源和人力，减少了污染物的排放。由于减少了烘烤工序，镁碳砖可以节约烘烤所需的能源按标准煤计为80~120公斤/吨。所得的镁碳砖中氧化钙含量高，有一定的高温蠕变性，和普通的镁碳砖相比抗剥落性较好，有利于抵抗低碱度熔渣的侵蚀，可以延长使用寿命，净化钢水。

具体实施方式

下述实施例均按重量份数计。

实施例1，轻烧白云粉的制备

把白云石在1100℃下灼烧至分解，得到轻烧白云石，冷却后磨粉密闭保存。该轻烧白云石中氧化钙和氧化镁总量≥80%，氧化钙含量≥30%,氧化镁含量≥30%。

实施例2，一种镁碳砖的制备方法，按重量份计：

（1）制备预混料：取粒度为0-5mm的镁砂99份，将其中粒度小于0.088mm的镁砂与轻烧白云石粉3份、硼化锆1份预先在混合机中混合20min得到预混料；

（2）混料：在混炼机中加入其余镁砂和4份酚醛树脂结合剂，混炼3min；加入碳黑0.5份，高温沥青粉0.5份，混炼5min；再加入步骤（1）制备的预混料混炼15min得到混合泥料；

（3）加压成型：将步骤（2）所得混合泥料放入压机模具中，100 MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；

（4）室温保存：将成型的镁碳砖在室温下保存2天后即得镁碳砖。

该产品成型后的耐压强度≥25MPa，在20℃室温下保存72小时后耐压强度≥45MPa。

实施例3，一种镁碳砖的制备方法，按重量份计：

（1）制备预混料：取粒度为0-6mm的镁砂80份，将其中粒度小于0.088mm的镁砂与轻烧白云石粉0.8份、碳化硼0.5份预先在混合机中混合2 min得到预混料；

（2）混料：在混炼机中加入其余镁砂、20份石墨和3份酚醛树脂结合剂，混炼8min；再加入步骤（1）制备的预混料混炼15min得到混合泥料；

（3）加压成型：将步骤（2）所得混合泥料放入压机模具中，200MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；

（4）室温保存：将成型的镁碳砖在室温下保存3天后即得镁碳砖。

镁碳砖成型后的耐压强度≥20MPa，在25℃室温下保存72小时后耐压强度≥35MPa。

实施例4，一种镁碳砖的制备方法，按重量份计：

（1）混料：在逆流式混炼机中加入91份镁砂和7.5份石墨、1.5份高温沥青粉、2份酚醛树脂结合剂和0.2份白云石粉，混炼20min得到混合泥料；

（2）加压成型：将步骤（1）所得混合泥料放入压机模具中， 300MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；

（3）室温保存：将成型的镁碳砖在室温下保存2-4天后即得镁碳砖。

镁碳砖成型后耐压强度≥25MPa，10℃室温下保存72小时后耐压强度≥40MPa。1400℃时高温抗折强度≥7MPa。

实施例5，一种镁碳砖的制备方法，按重量份计：

（1）制备预混料：取粒度为0-6mm的镁砂87份，将其中粒度小于0.088mm的镁砂与轻烧白云石粉2.8份、硼玻璃粉1份和硅粉2份预先在混合机中混合20min得到预混料；

（2）混料：在混炼机中加入其余镁砂和3份酚醛树脂结合剂，混炼4min；加入石墨12份，混炼5min；再加入步骤（1）制备的预混料混炼15min得到混合泥料；

（3）加压成型：将步骤（2）所得混合泥料放入压机模具中，100 MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；

（4）室温保存：将成型的镁碳砖在室温下保存2天后即得镁碳砖。

该产品成型后的耐压强度≥25MPa，在20℃室温下保存72小时后耐压强度≥45MPa。

实施例6，一种镁碳砖的制备方法，按重量份计：

（1）制备预混料：取粒度为0-5mm的镁砂86份，将其中粒度小于0.088mm的镁砂与轻烧白云石粉0.9份、铝粉2.2份预先在混合机中混合3 min得到预混料；

（2）混料：在混炼机中加入其余镁砂、17份碳黑、3份高温沥青粉和2份酚醛树脂结合剂，混炼8min；再加入步骤（1）制备的预混料混炼15min得到混合泥料；

（3）加压成型：将步骤（2）所得混合泥料放入压机模具中，300MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；

（4）室温保存：将成型的镁碳砖在室温下保存2天后即得镁碳砖。

镁碳砖成型后的耐压强度≥20MPa，在25℃室温下保存72小时后耐压强度≥35MPa。

实施例7，一种镁碳砖的制备方法，按重量份计：

（1）制备预混料：取粒度为0-6mm的镁砂98份，将其中粒度小于0.088mm的镁砂与轻烧白云石粉1.8份预先在混合机中混合2 min得到预混料；

（2）混料：在混炼机中加入其余镁砂、19份高温沥青粉和3份酚醛树脂结合剂，混炼8min；再加入步骤（1）制备的预混料混炼15min得到混合泥料；

（3）加压成型：将步骤（2）所得混合泥料放入压机模具中，100MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；

（4）室温保存：将成型的镁碳砖在室温下保存3天后即得镁碳砖。

镁碳砖成型后的耐压强度≥20MPa，在25℃室温下保存72小时后耐压强度≥35MPa。

Claims (8)

1.镁碳砖的制备方法，其特征在于按重量份数计：

（1）混料：取80-99份镁砂、1-20份碳素、0.2-3份轻烧白云石粉、2-4份酚醛树脂结合剂混炼均匀得到混合泥料；

（2）加压成型：将步骤（1）所得混合泥料放入压机模具中，100-300MPa下加压成型，得到成型的镁碳砖；

（3）室温保存：将成型的镁碳砖在室温下保存2-4天后即得镁碳砖。

2.根据权利要求1所述镁碳砖的制备方法，其特征是：在步骤（1）中，将所述镁砂中粒度小于0.088mm的镁砂与所述轻烧白云石粉预先混合均匀得到预混料；再在混炼机中加入其余镁砂、所述碳素和酚醛树脂结合剂混炼；再加入所述预混料混炼10-25min得到所述混合泥料。

3.根据权利要求1所述镁碳砖的制备方法，其特征是：所述轻烧白云石粉制备步骤为：取白云石在1000-1300℃灼烧至分解后磨粉。

4.根据权利要求1或2所述镁碳砖的制备方法，其特征是：在步骤（1）中加入0.5-3份抗氧化剂；所述抗氧化剂为铝粉、硅粉、碳化硼、硼化锆和硼玻璃粉的一种或几种。

5.根据权利要求2所述镁碳砖的制备方法，其特征是：所述轻烧白云石粉氧化钙含量大于等于30%，氧化镁含量大于等于30%，氧化钙和氧化镁的总含量大于等于80%。

6.根据权利要求1所述镁碳砖的制备方法，其特征是：所述液体酚醛树脂结合剂为热固性酚醛树脂液。

7.根据权利要求1所述镁碳砖的制备方法，其特征是：所述碳素为石墨、碳黑或高温沥青粉中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述镁碳砖的制备方法，其特征是：步骤（2）所得成型的镁碳砖耐压强度大于等于20MPa；步骤（3）耐压强度大于等于35MPa。