CN104926329A - 一种铝碳化硅碳砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种再生铝碳化硅碳砖，由以下原料制备得到：30～70重量份的废的铝碳化硅碳砖，15～55重量份的铝矾土，3～7重量份的石墨，3～7重量份的结合剂。本申请再生铝碳化硅碳砖是以废的铝碳化硅碳砖为主要原料，再添加铝矾土、石墨与结合剂，并通过调节上述组分的含量，使再生铝碳化硅碳砖的显气孔率较低，耐压强度较高。本申请还提供了一种再生铝碳化硅碳砖的制备方法。实验结果表明，本申请再生铝碳化硅碳砖的显气孔率低于9.0％，耐压强度≥45MPa，烧后线变化＜1.5％。

Description

一种铝碳化硅碳砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种铝碳化硅碳砖及其制备方法。

背景技术

铝碳化硅碳砖广泛应用于钢铁行业中的铁水承载工具，如铁水罐内衬和鱼雷罐内衬。目前，铁水罐(鱼雷罐)用铝碳化硅碳砖主要成分是铝矾土、电熔刚玉、碳化硅以及石墨，以树脂为结合剂，高压成型，在220℃温度下烘烤24小时，即为成品。

随着钢铁行业的快速发展，消耗的铝碳化硅碳砖的数量越来越多，从而报废的耐火材料也越来越多，报废的耐火材料变成垃圾，不但占用土地，污染环境，而且浪费日益贫乏的资源。

铝碳化硅碳砖主要成分是铝矾土、石墨、碳化硅和刚玉，其中铝矾土价格1700元/吨左右，其它三个价格均在5000元/吨左右。如果重复利用废铝碳化硅碳砖，加工后的再生料价格也就在600元/吨，通过技术配方调整，使其具备原生砖同等使用效果。由此，申请人提供了一种再生铝碳化硅碳砖及其制备方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种综合性能好的再生铝碳化硅碳砖及其制备方法。

有鉴于此，本申请提供了一种再生铝碳化硅碳砖，由以下原料制备得到：

优选的，所述再生铝碳化硅碳砖中还包括3～8重量份的添加剂，所述添加剂为抗氧化材料。

优选的，所述废的铝碳化硅碳砖的含量为40～60重量份。

优选的，所述铝矾土的含量为15～40重量份。

优选的，所述石墨的含量为4～6重量份。

优选的，所述结合剂选自树脂和磷酸中的一种或两种。

优选的，所述树脂为热固性树脂。

优选的，所述废的铝碳化硅碳砖中包括0～25wt％的5～3mm的废的铝碳化硅碳砖颗粒料、25wt％～40wt％的3～1mm的废的铝碳化硅碳砖颗粒料和5wt％～20wt％的废的铝碳化硅碳砖颗粒料。

本申请还提供了一种再生铝碳化硅碳砖的制备方法，包括以下步骤：

将30～70重量份的废的铝碳化硅碳砖、15～55重量份的铝矾土、3～7重量份的石墨和3～7重量份的结合剂混碾，得到混合料；

将所述混合料打压后干燥，再进行烘烤，得到再生铝碳化硅碳砖。

优选的，所述混合料中还包括3～8重量份的添加剂，所述添加剂为抗氧化材料。

本申请提供的再生铝碳化硅碳砖是以废的铝碳化硅碳砖为主要原料，再添加铝矾土、石墨及结合剂；其中铝矾土具有很高的硬度、耐磨性与耐火度，基质铝矾土，其在高温下可以形成莫来石相，提高基质的耐火度与膨胀性，石墨对炉渣的不湿润性，与耐火材料在高温下不发生共熔，耐火度高，使砖的导热性、抗热震性显著提高；本申请通过添加上述组分并调节上述组分的含量，使再生铝碳化硅碳砖显气孔率低于9.0％，耐压强度≥45MPa，烧后线变化＜1.5％。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种再生铝碳化硅碳砖，由以下原料制备得到：

本申请再生铝碳化硅碳砖是一种以用后铝碳化硅碳砖为主要原料，再添加适量的铝矾土、石墨与结合剂，组成了复合酸性耐火材料，主要用于铁水罐或鱼雷罐工作衬。由于其与铁水直接接触，并接受铁水及渣的侵蚀、冲刷以及运行过程中的反复接倒铁水产生的热剥落，本申请的再生铝碳化硅碳砖显气孔率低，而使其耐铁水侵蚀，耐压性能高，烧后永久线变化率为正。

本申请再生铝碳化硅碳砖以废的铝碳化硅碳砖即用后铝碳化硅碳砖为主要原料，其主要成分为铝矾土、石墨与碳化硅。铝碳化硅碳砖经过长期在1500℃左右的高温下使用后，其中铝矾土颗粒的体积稳定性比原生铝矾土更稳定，同时石墨渗入了铝矾土颗粒内部，更提高了铝矾土的抗侵蚀性和热震稳定性。本申请添加废的铝碳化硅碳砖替代部分原生的铝矾土、石墨及碳化硅，可以保证产品性能不会下降，又可降低成本，减少环境污染。本申请所述废的铝碳化硅碳砖只要是用过的铝碳化硅碳砖即可，本申请没有特别的限制。本申请所述废的铝碳化硅碳砖包括0～25wt％的5～3mm的废的铝碳化硅碳砖颗粒料、25wt％～40wt％的3～1mm的废的铝碳化硅碳砖颗粒料和5wt％～20wt％的废的铝碳化硅碳砖颗粒料；本申请所述废的铝碳化硅碳砖还可以是10mm以内的统料或分级料。本申请所述废的铝碳化硅碳砖的添加量为30～70重量份，在一些实施例中，所述废的铝碳化硅碳砖的添加量优选为40～60重量份，在一些实施例中，所述废的铝碳化硅碳砖的添加量优选为45～55重量份。

本申请所述再生铝碳化硅碳砖中还包括铝矾土，铝矾土主要成分是氧化铝，系含有杂质的水合氧化铝。在铝碳化硅碳砖中添加铝矾土，铝矾土耐火度高，高温下具有较好的体积稳定性，抗铁水侵蚀能力强，硬度很高，耐磨性好，添加铝矾土可以提高再生铝碳化硅碳砖的抗铁水冲刷、抗铁水侵蚀能力，添加中小颗粒的铝矾土，高温下可以形成莫来石相，提高基质的耐火度和膨胀性。所述铝矾土的添加量为15～55重量份，在一些实施例中，所述铝矾土的添加量优选为15～40重量份，在一些实施例中，所述铝矾土的添加量优选为25～35重量份。

按照本发明，所述再生铝碳化硅碳砖中还包括石墨，所述石墨对炉渣具有不润湿性，使得再生铝碳化硅碳砖在高温下不发生共熔，耐火度高，加入石墨可使砖的导热性、抗热震性显著提高，但加入量过多则会使产品的抗剥落性能降低。本申请所述石墨的添加量为3～7重量份，在一些实施例中，所述石墨的添加量优选为4～6重量份。

本申请所述再生铝碳化硅碳砖中还包括结合剂，所述结合剂主要是在常温条件下保证砖坯的强度，以满足再生铝碳化硅碳砖的储存及运输。本申请所述结合剂优选为磷酸和树脂中的一种或两种，所述树脂优选为热固性树脂。所述结合剂的添加量为3～7重量份，在一些实施例中，所述结合剂的添加量优选为4～5重量份。

为了提高再生铝碳化硅碳砖的性能，本申请所述再生铝碳化硅碳砖中还包括添加剂，所述添加剂优选为抗氧化材料，更优选为碳化硅、硅和铝中的一种或多种，最优选为碳化硅，所述碳化硅是一种优良的耐火材料，具有耐高温、耐侵蚀、高强度、耐磨、膨胀系数小和高导热性的优点，加入数量较多的碳化硅细粉，可以加强基质的性能，同时还能防止石墨氧化。本申请所述添加剂的含量为3～8重量份，更优选为5重量份。

本申请还提供了一种再生铝碳化硅碳砖的制备方法，包括以下步骤：

将30～70重量份的废的铝碳化硅碳砖、15～55重量份的铝矾土、3～7重量份的石墨与3～7重量份的结合剂混碾，得到混合料；

将所述混合料打压后干燥，再进行烘烤，得到再生铝碳化硅碳砖。

在上述制备过程中，为了使再生铝碳化硅碳砖中的各种组分混合均匀，本申请优选将废的铝碳化硅碳砖颗粒料在行星式轮碾机后，再加入结合剂，混碾2～3min，再加入石墨、铝矾土，混碾40～50min，得到混合料。

按照本发明，在得到混合料后本申请则将混合料采用400吨以上的电动螺旋压力机打击10次，形成再生铝碳化硅碳砖初坯。初坯干燥后在进行烘烤，即得到再生铝碳化硅碳砖。所述烘烤的温度优选为200～600℃，所述烘烤的时间优选为18～24h。

本申请提供的再生铝碳化硅碳砖是以废的铝碳化硅碳砖为主要原料，再添加铝矾土、石墨及结合剂；其中铝矾土具有很高的硬度、耐磨性与耐火度，基质采用铝矾土，其在高温下可以形成莫来石相，提高基质的耐火度与膨胀性，石墨对炉渣的不湿润性，使得再生铝碳化硅碳砖在高温下不发生共熔，耐火度高，使砖的导热性、抗热震性显著提高；本申请通过添加上述组分并调节上述组分的含量，使再生铝碳化硅碳砖显气孔率低于9.0％，耐压强度≥45MPa，烧后线变化＜1.5％。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的再生铝碳化硅碳砖及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

将废的铝碳化硅碳砖颗粒料加入行星式轮碾机后，加入结合剂，混碾2分钟，再加入铝矾土、石墨、添加剂，混碾40分钟出料，得到混合料，其中添加剂为碳化硅，结合剂为树酯，上述组分的添加量如表1所示；

采用400吨以上电动螺旋压力机打击混合料10次，形成厚度100mm左右的再生铝碳化硅碳砖初坯；

将初坯自然干燥一天，再在220℃温度下烘烤24小时，即为成品。检测本实施例制备的再生铝碳化硅碳砖的性能，检测结果如表2所示。

实施例2

将废的铝碳化硅碳砖颗粒料加入行星式轮碾机后，加入结合剂，混碾2分钟，再加入石墨、铝矾土、添加剂与结合剂，混碾40分钟出料，得到混合料，其中添加剂为金属硅粉，结合剂为树酯，上述组分的添加量如表1所示；

采用400吨以上电动螺旋压力机打击混合料10次，形成厚度100mm左右的再生铝碳化硅碳砖初坯；

将初坯自然干燥一天，再在220℃温度下烘烤24小时，即为成品。检测本实施例制备的再生铝碳化硅碳砖的性能，检测结果如表2所示。

实施例3

将废的铝碳化硅碳砖颗粒料加入行星式轮碾机后，加入结合剂，混碾2分钟，再加入石墨、铝矾土、添加剂，混碾40分钟出料，得到混合料，上述组分的添加量如表1所示，其中添加剂为金属铝粉，结合剂为树酯；

采用400吨以上电动螺旋压力机打击混合料10次，形成厚度100mm左右的再生铝碳化硅碳砖初坯；

将初坯自然干燥一天，再在220℃温度下烘烤24小时，即为成品。检测本实施例制备的再生铝碳化硅碳砖的性能，检测结果如表2所示。

实施例4

将废的铝碳化硅碳砖颗粒料加入行星式轮碾机后，加入树脂，混碾2分钟，再加入铝矾土、石墨、添加剂与结合剂，混碾40分钟出料，得到混合料，其中添加剂为碳化硅，结合剂为磷酸，上述组分的添加量如表1所示；

采用400吨以上电动螺旋压力机打击混合料10次，形成厚度100mm左右的再生铝碳化硅碳砖初坯；

将初坯自然干燥一天，再在600℃温度下烘烤24小时，即为成品。检测本实施例制备的再生铝碳化硅碳砖的性能，检测结果如表2所示。

实施例5

将废的铝碳化硅碳砖颗粒料加入行星式轮碾机后，加入树脂，混碾2分钟，再加入铝矾土、石墨、添加剂与结合剂，混碾40分钟出料，得到混合料，其中添加剂为金属硅粉，结合剂为磷酸，上述组分的添加量如表1所示；

采用400吨以上电动螺旋压力机打击混合料10次，形成厚度100mm左右的再生铝碳化硅碳砖初坯；

将初坯自然干燥一天，再在600℃温度下烘烤24小时，即为成品。检测本实施例制备的再生铝碳化硅碳砖的性能，检测结果如表2所示。

表1实施例1～5再生铝碳化硅碳砖的组分数据表(重量份)

组别	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						再生料5～3mm	10	15	15	15	15
再生料3～1mm	10	15	20	25	35
						再生料1～0mm	10	12	15	20	20
铝矾土	55	45	40	25	15
						石墨	7	7	4	4	6
添加剂	5	3	3	5	3
						结合剂	3	3	3	6	6

表2实施例1～3制备的再生铝碳化硅碳砖的性能数据表

本申请再生铝碳化硅碳砖的气孔率与耐压强度都达到原生砖的指标要求，符合YB/T164-2009ASC-T和ASC-D指标要求。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种再生铝碳化硅碳砖，其特征在于，由以下原料制备得到：

2.根据权利要求1所述的再生铝碳化硅碳砖，其特征在于，所述再生铝碳化硅碳砖中还包括3～8重量份的添加剂，所述添加剂为抗氧化材料。

3.根据权利要求1所述的再生铝碳化硅碳砖，其特征在于，所述废的铝碳化硅碳砖的含量为40～60重量份。

4.根据权利要求1所述的再生铝碳化硅碳砖，其特征在于，所述铝矾土的含量为15～40重量份。

5.根据权利要求1所述的再生铝碳化硅碳砖，其特征在于，所述石墨的含量为4～6重量份。

6.根据权利要求1所述的再生铝碳化硅碳砖，其特征在于，所述结合剂选自树脂和磷酸中的一种或两种。

7.根据权利要求6所述的再生铝碳化硅碳砖，其特征在于，所述树脂为热固性树脂。

8.根据权利要求1所述的再生铝碳化硅碳砖，其特征在于，所述废的铝碳化硅碳砖中包括0～25wt％的5～3mm的废的铝碳化硅碳砖颗粒料、25wt％～40wt％的3～1mm的废的铝碳化硅碳砖颗粒料和5wt％～20wt％的废的铝碳化硅碳砖颗粒料。

9.一种再生铝碳化硅碳砖的制备方法，包括以下步骤：

将30～70重量份的废的铝碳化硅碳砖、15～55重量份的铝矾土、3～7重量份的石墨和3～7重量份的结合剂混碾，得到混合料；

将所述混合料打压后干燥，再进行烘烤，得到再生铝碳化硅碳砖。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述混合料中还包括3～8重量份的添加剂，所述添加剂为抗氧化材料。