CN102515804A

CN102515804A - 一种MgO-C质浇注料的制备方法

Info

Publication number: CN102515804A
Application number: CN2011104375559A
Authority: CN
Inventors: 张新; 张三华; 王冠; 韦祎
Original assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Current assignee: Sinosteel Luoyang Institute of Refractories Research Co Ltd
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: CN102515804B

Abstract

本发明涉及一种MgO-C质浇注料的制备方法，采用造粒鳞片石墨为碳源，并添加合适的添加剂，使得石墨在浇注料中均匀分散，并且不明显增加浇注料拌合用水量，最终得到碳含量高（3.0~7.3wt%），强度高，结构均匀、致密，抗渣性能优良的MgO-C质浇注料。其采用的原料组成为：电熔镁砂骨料组成为：5~3mm的骨料为14~22份，3~1mm的骨料为10~20份，1~0.088mm的骨料为12~16份；电熔镁砂细粉为：＜0.088mm，占29~33份；造粒石墨10~18份；硅灰2~5份；外加的添加剂包括：防氧化剂0.7~2.0份，润湿剂0.1~0.7份，分散剂0.1~0.3份。

Description

一种MgO-C质浇注料的制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，涉及一种MgO-C质浇注料的制备方法。

背景技术

MgO具有熔点高、资源丰富、抗熔渣侵蚀能力强等特点，是一种价廉物美的耐火材料。但由于MgO热膨胀系数大，使用过程中容易热剥落，且与溶渣的润湿性好，溶渣容易渗透其中造成MgO质材料损毁和剥落，为此有大量文献报道：向MgO质浇注料加入Al2O3、SiO2、Cr2O3、ZrO2和CaO等对其进行改性，取得了较好的效果，并已成功用于实践。但这些改性的MgO质浇注料和MgO-C砖相比，其抗渣侵蚀和抗热剥落性能仍有差距。进一步的研究表明，在MgO质浇注料中加入碳，比加入氧化物能获得更加优良的性能，特别是以鳞片石墨作为MgO-C质浇注料的碳源，利用其不易被液态金属和熔渣润湿、熔点高、导热性好、热膨胀系数小、残碳高等一系列优点，可以大幅度改善MgO材料抗渣性能和抗热震性等性能。

将鳞片石墨引入MgO质浇注料时，面临两个问题：第一，鳞片石墨与水的润湿性差，将石墨引入浇注料中，会造成浇注料的加水量大大增加，使浇注料结构疏松，影响其高温性能；第二，鳞片石墨与电熔镁砂之间的密度差异较大（鳞片石墨密度小于1.8g/cm³，而电熔镁砂密度在3.5 g/cm³左右），当石墨与电熔镁砂共同引入浇注料中时，会引起颗粒偏析。

丁岩峰等通过表面活性剂法和撞击法对鳞片石墨进行表面改性后，以改性石墨为碳源制作了MgO-C质浇注料。结果发现：表面活性剂改性的石墨加入浇注料后，石墨亲水性得到一定改善，但在浇注料搅拌过程中产生一些气泡，使得浇注料气孔率增高，致密度和强度受到影响；撞击法改性的石墨在浇注料的搅拌过程中，会因为机械作用导致涂层脱落，使得和易性变差，加水量增加，也会影响到浇注料的各项性能。

曹喜营等利用表面活性剂法改性的石墨为碳源制作了MgO-C质浇注料。结果表明：与不含碳的MgO质浇注料相比，在加入该改性石墨6wt%（实际碳量为4wt%左右）时，浇注料的工作性变差，加水量从4.1wt%增加到6wt%；浇注料的热态强度有所提高，但体积密度、冷态强度等性能都受到较大影响。

针对石墨的改性问题，张三华等提出了一种新型的高速混练造粒的方法，将鳞片石墨和耐火原料均匀裹覆造粒。这种造粒石墨的制造过程为：将耐火细粉、鳞片石墨、酚醛树脂和添加剂放入高速混练造粒机中混合均匀，取出备用，再按比例将耐火原料颗粒和液态酚醛树脂在高速混练造粒机内混合均匀，然后将上述获得的的混合粉料放入高速混练造粒机，进行裹覆造粒，自然晾干后再在100~200℃烘烤，最终得到碳含量在27.1~41.7wt%的造粒石墨。该造粒料碳含量高，石墨与耐火原料结合牢固。将该造粒石墨引入到浇注料中，可开发一种致密、抗渣侵蚀好的MgO-C质浇注料。

发明内容

为了获得性能优良的MgO-C质浇注料，本发明的目的是提出一种MgO-C质浇注料的制备方法。

本发明实现发明目的采取以下技术方案：加入造粒鳞片石墨，并且采用合理的颗粒级配和添加剂，使得MgO-C质浇注料含较多的石墨碳而不显著增加浇注料加水量、不引起颗粒偏析。

本发明的特征在于，所述的MgO-C质浇注料的原料组分以及在浇注料中所占的重量份分别为：

电熔镁砂骨料组成： 5~3mm的骨料为14~22份，3~1mm的骨料为10~20份，1~0.088mm的骨料为12~16份；电熔镁砂细粉为：粒度＜0.088mm，占29~33份；造粒石墨10~18份；硅灰2~5份；

并外加入有添加剂；添加剂包括：防氧化剂0.7~2.0份，润湿剂0.1~0.7份，分散剂0.1~0.3份。

本发明所涉及的电熔镁砂的理化指标为：MgO>97.0%，体积密度≥3.5g/cm3。

本发明所加入的造粒石墨需要满足的特性为：造粒石墨结构牢固，碳含量不小于27%，粒度不大于0.5mm。如：采用张三华等的专利申请号为201110363366.1[一种用于耐火浇注料的造粒石墨的制备方法]制备的造粒石墨；所述专利申请的制备方法如背景技术中所述。

本发明所涉及的造粒石墨的碳含量为27.1~41.7wt%，粒度为0.5~0.088mm。

本发明所涉及的硅灰的理化指标为：SiO2>93.0%，粒度为＜1微米。

本发明所涉及的添加剂，包括：防氧化剂、润湿剂和分散剂。防氧化剂可以是Si粉、SiC粉和B₄C粉中的一种或两种的任意比例的混合物，加入量为0.7~2.0份，在MgO-C质浇注料中使用能优先于鳞片石墨氧化，起到保护鳞片石墨，防止其氧化的作用；润湿剂可以是N1055、聚丙烯酸钠和吐温-80中的一种或两种的任意比例的混合物，加入量为0.1~0.7份，加入后可以改善鳞片石墨与水的润湿性，进一步降低浇注料的成型用水量，提高其致密性；分散剂可以是三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、FS10和FS20中的一种或两种的任意比例的混合物，加入量为0.1~0.3份，起到减少浇注料搅拌用水、改善浇注料作业性能的作用。

本发明所涉及的MgO-C质浇注料具体制备方法为：按照一定比例称取电熔镁砂骨料和细粉、造粒石墨、硅灰和添加剂，在搅拌机内混合均匀，然后加水进行混合，水的加入量为原料总重量的4.0~5.5％，混合均匀后经过振动成型得到MgO-C质浇注料。

本发明的MgO-C质浇注料具有以下优点：

1加入造粒石墨后，该MgO-C质浇注料含碳量高（可达到7.3wt%），并且浇注料的加水量没有显著增加，从而有效改善其抗渣性、抗热震性等性能；

2加入造粒石墨后，MgO-C质浇注料中的石墨分散均匀，不会出现颗粒偏析现象，从而达到紧密堆积，浇注料的致密度得以提高。

本发明在引入造粒石墨的同时，采用合理的颗粒级配和添加剂，最终得到碳含量在3.0~7.3wt%的MgO-C质浇注料，其特点是：强度高，结构均匀、致密，抗渣性、抗热震性优良。

附图说明

图1为不含碳的MgO质浇注料制作的坩埚抗渣实验照片。

图2为本发明MgO质浇注料制作的坩埚抗渣实验照片。

具体实施方式

以下实施例所制备MgO-C质浇注料的碳含量是依据GB/T 16555-2008标准的总碳（T. C）检测值。

实施例1

实验编号G1。按下列配比称取原料组分：

电熔镁砂骨料：5~3mm的骨料22份，3~1mm的骨料17份，1~0.088mm的骨料16份；电熔镁砂细粉（＜0.088mm）32份；含碳量30wt%的造粒石墨：10份；硅灰：3份；

外加添加剂：1份（其中Si：0.5份，SiC：0.3份，六偏磷酸钠：0.1份，聚丙烯酸钠：0.1份）。

将电熔镁砂骨料和细粉、造粒石墨、硅灰和添加剂一起混合均匀后，加入原料总重量4.7％的水搅拌均匀即可得到碳含量在3.0wt%的MgO-C质浇注料。

实施例2

实验编号G2。按下列配比称取原料组分：

电熔镁砂骨料：5~3mm的骨料14份，3~1mm的骨料10份，1~0.088mm的骨料13份；电熔镁砂细粉（＜0.088mm）33份；含碳量27.1wt%的造粒石墨：15份；硅灰：5份；

外加添加剂：2份（其中Si：1.2份，B4C：0.5份，FS20：0.1份，吐温-80：0.1份，聚丙烯酸钠：0.1份）。

将电熔镁砂骨料和细粉、造粒石墨、硅灰和添加剂一起混合均匀后，加入原料总重量4.9％的水搅拌均匀即可得到碳含量在4.0wt%的MgO-C质浇注料。

实施例3

实验编号G3。按下列配比称取原料组分：

电熔镁砂骨料：5~3mm的骨料19份，3~1mm的骨料20份，1~0.088mm的骨料12份；电熔镁砂细粉（＜0.088mm）29份；含碳量41.7wt%的造粒石墨：18份；硅灰：2份；

外加添加剂：3份（其中SiC：1份，B4C：1份，FS20：0.2份，三聚磷酸钠：0.1份，N1055：0.3份，吐温-80：0.4份）。

将电熔镁砂骨料和细粉、造粒石墨、硅灰和添加剂一起混合均匀后，加入原料总重量5.1％的水搅拌均匀即可得到碳含量在7.3wt%的MgO-C质浇注料。

实施例4

实验编号G4。按下列配比称取原料组分：

电熔镁砂骨料：5~3mm的骨料20份，3~1mm的骨料15份，1~0.088mm的骨料12份；电熔镁砂细粉（＜0.088mm）30份；含碳量38wt%的造粒石墨：18份；硅灰：5份；

外加添加剂：2份（其中SiC：1份， FS10：0.2份，六偏磷酸钠：0.1份，N1055：0.3份，聚丙烯酸钠：0.4份）。

将电熔镁砂骨料和细粉、造粒石墨、硅灰和添加剂一起混合均匀后，加入原料总重量5.1％的水搅拌均匀即可得到碳含量在6.8wt%的MgO-C质浇注料。

实施例5

实验编号G5。按下列配比称取原料组分：

电熔镁砂骨料：5~3mm的骨料16份，3~1mm的骨料19份，1~0.088mm的骨料16份；电熔镁砂细粉（＜0.088mm）29份；含碳量29wt%的造粒石墨：16份；硅灰：4份；

外加添加剂：1份（其中Si：0.7份，FS20：0.1份，N1055：0.2份）。

将电熔镁砂骨料和细粉、造粒石墨、硅灰和添加剂一起混合均匀后，加入原料总重量4.6％的水搅拌均匀即可得到碳含量在4.6wt%的MgO-C质浇注料。

为了与MgO-C质浇注料实施例进行对比，我们做了对比实验，编号为G0，是不含碳的MgO质浇注料。记录实验的加水量、振动流动值、烘干强度、高温处理后强度以及热态强度等常规性能，见表1：

表1 实验数据

由表1可以看出，在MgO质浇注料中加入造粒石墨前后，当碳含量从0%增加到7.3wt%时，外加水量变化不大，加入石墨碳的浇注料工作性良好，能够获得致密结构和良好强度。

图1为不含碳的MgO质浇注料G0的1600℃*3h抗渣实验照片；图2为本发明的MgO-C质浇注料G3的1600℃*3h抗渣实验照片。由图可以看出，与不含碳的MgO质浇注料G0相比，加入造粒石墨的MgO-C质浇注料试样G3抗渣性大大改善。

Claims

1.一种MgO-C质浇注料的制备方法，其特征在于：所采用的原料组成及重量份数为：

电熔镁砂骨料： 5~3mm的骨料为14~22份，3~1mm的骨料为10~20份，1~0.088mm的骨料为12~16份；电熔镁砂细粉：粒度＜0.088mm ，占29~33份；造粒石墨10~18份；硅灰2~5份；

并加入有添加剂；

该浇注料的制作过程为：按比例将电熔镁砂骨料和细粉、造粒石墨、硅灰和添加剂一起混合均匀后，然后加水进行混合，水的加入量为原料总重量的4.0~5.5％，经过振动成型，即可得到碳含量在3.0~7.3%的MgO-C质浇注料。

2.根据权利要求1所述的一种MgO-C质浇注料的制备方法，其特征在于：所述电熔镁砂的的理化指标为：MgO>97.0%，体积密度≥3.5g/cm3。

3.根据权利要求1所述的一种MgO-C质浇注料的制备方法，其特征在于：所述造粒石墨的含碳量为27.1~41.7wt%，粒度为0.5~0.088mm。

4.根据权利要求1所述的一种MgO-C质浇注料的制备方法，其特征在于：所述的添加剂包括防氧化剂、润湿剂和分散剂。

5.根据权利要求5所述的一种MgO-C质浇注料的制备方法，其特征在于：所述的防氧化剂可以是Si粉、SiC粉和B₄C粉中的一种或两种的任意比例的混合物，加入量为0.7~2.0重量份。

6.根据权利要求5所述的一种MgO-C质浇注料的制备方法，其特征在于：所述的润湿剂可以是N1055、聚丙烯酸钠和吐温-80中的一种或两种的任意比例的混合物，加入量为0.1~0.7重量份。

7.根据权利要求5所述的一种MgO-C质浇注料的制备方法，其特征在于：所述的分散剂可以是三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、FS10和FS20中的一种或两种的任意比例的混合物，加入量为0.1~0.3重量份。