CN104876591B - 一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂，由下述原料按照质量百分比混合而成：碳化硅微粉80～95％、氧化铝微粉0～10％、硼酸盐0～10％、聚丙烯酸钠1～5％。本发明的制备方法包括如下步骤：(1)将碳化硅微粉、氧化铝微粉、硼酸盐、聚丙烯酸钠共磨，再加水搅拌，得到固相含量为75～85％，温度为60～70℃的均匀料浆；(2)将上述均匀料浆进行干燥处理，即得含水率＜3％的抗侵蚀氧化剂粉体。本发明对含碳耐火材料产品都能提供良好的抗氧化性能，其抗氧化作用温度可以低至500℃，还能够提高含碳耐火材料产品的抗侵蚀性能，对铁水、酸、碱性渣的侵蚀都具有很好的抵抗力。

Description

一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及抗侵蚀氧化剂的技术领域，具体地指一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂及其制备方法。
背景技术
含碳耐火材料的研制和普及是耐火材料技术和产品发展的一座里程碑。将碳源(比如石墨、沥青等)引入到耐火材料中，赋予耐火材料优异的抗热震性、抗渣铁侵蚀性能。尤其是在高强度冶炼环境下，比如转炉，含碳耐火材料是其他材料所不能替代。许多功能性的耐火材料性能也离不开碳的贡献。然而，含碳耐火材料具有一个突出的缺点，那就是高温下容易氧化脱碳。一旦耐火材料中的碳被氧化分解，其主要性能将急剧恶化，不能担负高强冶炼的重担。
为了减少耐火材料中的碳的氧化破坏，目前，耐火材料行业广泛使用各种抗氧化剂。常用的抗氧化剂有金属硅粉、金属铝粉、碳化硼、氮化硼、塞隆等，他们单独使用或者复合使用来降低碳的氧化，效果明显。这些品种的抗氧化剂的抗氧化机理大致相同，都是通过氧化自己来减少碳的氧化来实现的。然而，这些抗氧化剂的使用也面临着两个缺陷：(1)仅作为抗氧化剂使用，一旦被氧化，其作用也相应消失；(2)这些抗氧化剂的价格都很昂贵，在配方中的综合使用成本较高。以铁沟料为例，碳化硼和金属硅粉的配方加入量分别为0.5％和2％，直接配方成本达到700元/吨。
含碳耐火材料需要很好的抗氧化性和优良的抗侵蚀性能，传统的抗氧化剂难以提供附加的抗侵蚀性能，而且价格昂贵，迫切需要新的外加剂产品来满足其不断升级的技术需求。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂及其制备方法，以解决传统抗氧化剂使用成本过高及抗侵蚀性能不足的问题。
为实现此目的，本发明所提供的一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂，由下述原料按照质量百分比混合而成：碳化硅微粉80～95％、氧化铝微粉0～10％、硼酸盐0～10％、聚丙烯酸钠1～5％。
优选的，一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂，由下述原料按照质量百分比混合而成：碳化硅微粉85～95％、氧化铝微粉2～10％、硼酸盐2～10％、聚丙烯酸钠1～3％。
进一步的，所述碳化硅微粉为高纯碳化硅，其碳化硅含量≥97％，中位径粒度为3～5微米。
进一步的，所述氧化铝微粉为煅烧α氧化铝，中位径粒度为1～5微米。
进一步的，所述硼酸盐为硼酸铵和/或硼酸锌，当硼酸铵和硼酸锌两者复合使用时，两者的质量比为1:1～2。
进一步的，所述聚丙烯酸钠的分子量为1000～2000。
本发明的制备方法包括如下步骤：
(1)将碳化硅微粉、氧化铝微粉、硼酸盐、聚丙烯酸钠共磨，再加水搅拌，得到固相含量为75～85％，温度为60～70℃的均匀料浆；
(2)将上述均匀料浆进行干燥处理，即得含水率＜3％的抗侵蚀氧化剂粉体。
更进一步的，上述步骤(2)中干燥处理方式为喷雾干燥方式，或离心脱水后烘干的方式。
本发明具有以下优点：
(1)本发明对含碳耐火材料产品都能提供良好的抗氧化性能，其抗氧化作用温度可以低至500℃；
(2)本发明能够提高含碳耐火材料产品的抗侵蚀性能，对铁水、酸、碱性渣的侵蚀都具有很好的抵抗力；
(3)本发明具有良好的配方适应性，能够改善含碳不定型耐火材料产品的施工性能；
(4)本发明具有很高的性价比，可以大幅度降低含碳耐火材料配方的抗氧化成本；
(5)本发明在含碳耐火材料配方中的加入量为3～5％，用量少，且具有良好的搅拌均匀性。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1：一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂，由下述原料按照质量百分比混合而成：碳化硅微粉80％、氧化铝微粉10％、硼酸盐8％、聚丙烯酸钠2％。
上述方案中，所述碳化硅微粉为高纯碳化硅，其碳化硅含量≥97％，中位径粒度为3微米。
上述方案中，所述氧化铝微粉为煅烧α氧化铝，中位径粒度为1微米。
上述方案中，所述硼酸盐为硼酸铵和硼酸锌，其中，硼酸铵为5％、硼酸锌为3％。
上述方案中，所述聚丙烯酸钠的分子量为1000。
本发明的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化硅微粉、氧化铝微粉、硼酸盐、聚丙烯酸钠通过球磨机研磨20分钟，再加水搅拌30分钟，得到固相含量为75％，温度为60℃的均匀料浆；
(2)将上述均匀料浆进行喷雾干燥处理，得到含水率＜3％的抗侵蚀氧化剂粉体。
实施例2：一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂，由下述原料按照质量百分比混合而成：碳化硅微粉85％、氧化铝微粉7％、硼酸盐3％、聚丙烯酸钠5％。
上述方案中，所述碳化硅微粉为高纯碳化硅，其碳化硅含量≥97％，中位径粒度为5微米。
上述方案中，所述氧化铝微粉为煅烧α氧化铝，中位径粒度为5微米。
上述方案中，所述硼酸盐为硼酸铵，其中，硼酸铵的质量分数为3％。
上述方案中，所述聚丙烯酸钠的分子量为2000。
本发明的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化硅微粉、氧化铝微粉、硼酸盐、聚丙烯酸钠通过球磨机研磨20分钟，加水搅拌30分钟，得到固相含量为80％，温度为65℃的均匀料浆；
(2)将上述均匀料浆进行喷雾干燥处理，得到含水率＜3％的抗侵蚀氧化剂粉体。
实施例3：一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂，由下述原料按照质量百分比混合而成：碳化硅微粉90％、氧化铝微粉5％、硼酸盐4％、聚丙烯酸钠1％。
上述方案中，所述碳化硅微粉为高纯碳化硅，其碳化硅含量≥97％，中位径粒度为3微米。
上述方案中，所述氧化铝微粉为煅烧α氧化铝，中位径粒度为3微米。
上述方案中，所述硼酸盐为硼酸铵，其中，硼酸铵的质量分数为4％。
上述方案中，所述聚丙烯酸钠的分子量为1500。
本发明的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化硅微粉、氧化铝微粉、硼酸盐、聚丙烯酸钠通过球磨机研磨20分钟，加水搅拌30分钟，得到固相含量为80％，温度为70℃的均匀料浆；
(2)将上述均匀料浆进行喷雾干燥处理，得到含水率＜3％的抗侵蚀氧化剂粉体。
实施例4：一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂，由下述原料按照质量百分比混合而成：碳化硅微粉95％、氧化铝微粉1％、硼酸盐2％、聚丙烯酸钠2％。
上述方案中，所述碳化硅微粉为高纯碳化硅，其碳化硅含量≥97％，中位径粒度为2微米。
上述方案中，所述氧化铝微粉为煅烧α氧化铝，中位径粒度为4微米。
上述方案中，所述硼酸盐为硼酸铵，其中，硼酸锌的质量分数为2％。
上述方案中，所述聚丙烯酸钠的分子量为2000。
本发明的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化硅微粉、氧化铝微粉、硼酸盐、聚丙烯酸钠通过球磨机研磨20分钟，加水搅拌30分钟，得到固相含量为75％，温度为60℃的均匀料浆；
(2)将上述均匀料浆进行喷雾干燥处理，得到含水率＜3％的抗侵蚀氧化剂粉体。
实施例5：一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂，由下述原料按照质量百分比混合而成：碳化硅微粉85％、氧化铝微粉2％、硼酸盐10％、聚丙烯酸钠3％。
上述方案中，所述碳化硅微粉为高纯碳化硅，其碳化硅含量≥97％，中位径粒度为2微米。
上述方案中，所述氧化铝微粉为煅烧α氧化铝，中位径粒度为4微米。
上述方案中，所述硼酸盐为硼酸铵，其中，硼酸锌的质量分数为10％。
上述方案中，所述聚丙烯酸钠的分子量为2000。
本发明的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化硅微粉、氧化铝微粉、硼酸盐、聚丙烯酸钠通过球磨机研磨20分钟，加水搅拌30分钟，得到固相含量为85％，温度为70℃的均匀料浆；
(2)将上述均匀料浆进行离心脱水后烘干处理，得到含水率＜3％的抗侵蚀氧化剂粉体。
实施例6：一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂，由下述原料按照质量百分比混合而成：碳化硅微粉95％、聚丙烯酸钠5％。
上述方案中，所述碳化硅微粉为高纯碳化硅，其碳化硅含量≥97％，中位径粒度为3微米。
上述方案中，所述聚丙烯酸钠的分子量为2000。
本发明的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化硅微粉、聚丙烯酸钠通过球磨机研磨20分钟，加水搅拌30分钟，得到固相含量为82％，温度为68℃的均匀料浆；
(2)将上述均匀料浆进行离心脱水后烘干处理，得到含水率＜3％的抗侵蚀氧化剂粉体。
对比例1
出铁钩浇注料配方(质量百分比)：电熔棕刚玉0～8毫米，55％；97碳化硅0～3毫米，15％；200目电熔白刚玉细粉，8％；200目碳化硅细粉，5％；活性氧化铝微粉，8％；CA70铝酸盐水泥，2％；二氧化硅微粉，1％；球沥青，3％；高效复合减水剂WSM-S外加0.3％。将实施例1～6所制备的不定形耐火材料用结合剂与对比例1进行性能测试，实验结果如表1所述。
表1 性能测试的实验结果对比
可见，本发明制备的耐火材料用抗侵蚀氧化剂具有与常规抗氧化剂组合同等的抗氧化性能，而且抗侵蚀效果更佳；成本大幅下降。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (2)

1.一种耐火材料用抗侵蚀氧化剂，其特征在于，由下述原料按照质量百分比混合而成：碳化硅微粉80～95％、氧化铝微粉0～10％、硼酸盐0～10％、聚丙烯酸钠1～5％；所述碳化硅微粉为高纯碳化硅，其碳化硅含量≥97％，中位径粒度为3～5微米；所述氧化铝微粉为煅烧α氧化铝，中位径粒度为1～5微米；所述硼酸盐为硼酸铵和硼酸锌，硼酸铵与硼酸锌的质量比为1:1～2；所述聚丙烯酸钠的分子量为1000～2000。
2.一种制备权利要求1所述耐火材料用抗侵蚀氧化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将碳化硅微粉、氧化铝微粉、硼酸盐、聚丙烯酸钠共磨15～30分钟，再加水搅拌20～30分钟，得到固相含量为75～85％，温度为60～70℃的均匀料浆；
(2)将上述均匀料浆进行干燥处理，得到含水率＜3％的抗侵蚀氧化剂粉体；干燥处理方式为喷雾干燥方式，或离心脱水后烘干的方式。
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