CN105777186A - 一种MgO-CaO系轻量耐火材料及其制备方法 - Google Patents
一种MgO-CaO系轻量耐火材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105777186A CN105777186A CN201610172116.2A CN201610172116A CN105777186A CN 105777186 A CN105777186 A CN 105777186A CN 201610172116 A CN201610172116 A CN 201610172116A CN 105777186 A CN105777186 A CN 105777186A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mgo
- refractory material
- cao
- weight refractory
- magnesia
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 78
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 40
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 40
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 claims description 27
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 24
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 24
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 19
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 16
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 13
- 238000004320 controlled atmosphere Methods 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 9
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 5
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims description 5
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims description 5
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 3
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 claims description 2
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 claims description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 14
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 abstract description 10
- 230000036571 hydration Effects 0.000 abstract description 6
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 abstract description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 abstract 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000220317 Rosa Species 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000001564 chemical vapour infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/02—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding chemical blowing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/03—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite
- C04B35/04—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite based on magnesium oxide
- C04B35/043—Refractories from grain sized mixtures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/65—Reaction sintering of free metal- or free silicon-containing compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明公开了一种MgO‑CaO系轻量耐火材料及其制备方法，制备的MgO‑CaO系轻量耐火材料在保持低导热率的情况下，具有良好的抗介质浸渗性能和抗水化性能，这得益于制备的试样外层致密，而内部多孔。其制备方法是选取镁砂和碳作为反应原料，以镁钙砂为主要原料，石蜡为结合剂。压制好的试样快速升温至240℃，以排除石蜡，而后对可控气氛炉抽真空，充入Ar作为保护，将炉体加热一定温度并通入O2，镁砂和碳发生碳热还原反应，生成Mg蒸汽，Mg蒸汽扩散与通入的O2反应生成氧化镁，氧化镁使颗粒和基体产生结合。具有烧成温度较低、试样气孔率、体积密度可调，耐压强度和荷重软化温度较高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料生产技术领域，具体涉及一种MgO-CaO系轻量耐火材料及其制备方法。
背景技术
MgO-CaO系耐火材料具有以下优异的物理和化学性能：①耐火度高；②高温热力学性质稳定；③热震稳定性好；④抗渣性好；⑤净化钢液，防止水口堵塞；⑥原料储量丰富，产品无污染。可以应用于钢铁冶炼领域，如钢包、中间包及炉外精炼等高温设备。特别是随着洁净钢的发展，对MgO-CaO系耐火材料的呼声越来越高。同时，应用于水泥回转窑烧成带，是替代镁铬材料的理想材料。对于工作衬与金属液、熔渣直接接触或与物料间有侵损反应的窑炉，要求工作衬具有较高的致密度，以保证具有较好的抗侵蚀性能和使用寿命，这直接导致该类高温设备表面温度偏高，热散失加大，工作环境恶化。为了降低表面温度，如果单靠增大窑炉墙体厚度，导致窑炉热容量增大，升温和降温偏慢，热效率偏低。业已证明隔热耐火材料越靠近工作面，其隔热节能效果越好。高温窑炉工作衬用耐火材料一般由致密骨料和基质组成(熔铸耐火材料除外)，骨料相对致密，而基质较为疏松；通常侵蚀和损毁首先从基质开始，无论骨料是否损毁都会因变质层热物理性能变化产生剥落等而损毁，故重质骨料适当轻量化应该不会大幅度降低耐火材料的强度和抗介质侵蚀性能。为此在耐火材料界提出轻量耐火材料的概念，以区别于轻质耐火材料和重质耐火材料，通过引入具有较高气孔率(尤其是闭气孔率)骨料代替致密骨料，制备致密度高于轻质而低于重质耐火材料的一类 耐火材料用于热工窑炉工作衬，意在不太影响耐火材料高温使用性能的前提下，达到保温隔热，节能降耗的目的。
一般的轻量耐火材料常通过在配料中引入轻量颗粒骨料达到降低耐火材料体积密度，降低导热率的目的。但由于MgO-CaO系耐火材料其中包含游离CaO容易与水反应，造成产品开裂。为提高其抗水化性能，通常需借助于助烧结剂或提高烧成温度提高MgO-CaO系耐火原料的致密度，为此目前尚无内部封闭气孔率较高的轻量原料可用。为此需要开发一种新的方法制备MgO-CaO系轻量耐火材料，在保障很好抗水化性能的前提下，实现其轻量化。
发明内容
针对上述背景技术所存在的问题和需求，本发明的目的在于，提供一种借助氧化镁碳热还原输运氧化结合反应烧结法制备MgO-CaO系轻量耐火材料。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种MgO-CaO系轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，包括下列制备步骤：
步骤一，选取镁砂和碳作为反应原料，将原料磨细至180目及以下，按照MgO和C摩尔比1:1混合均匀，作为耐火材料配料中细粉中的造孔和反应组份；
步骤二，将耐火材料原料按照一定的颗粒级配进行配料，所述的骨料部分选择各种CaO含量的镁钙砂致密颗粒，骨料部分与细粉部分的比例在60～70:30～40之间，其中细粉部分包含步骤一混合好的MgO和C粉体，其余细粉为镁钙砂细粉；所述的MgO和C粉体混合粉体其占细粉部分的20％～50％，细粉部分需要共混30分钟至90分钟；
步骤三，按着先加入骨料部分热混2～5分钟，再加入石蜡热态混合3～ 5分钟，再加入细粉部分，热混5～20分钟，在混合机中混合时间总计在20～30分钟；混合后置于密闭容器或塑料袋中睏料2小时至6小时；
步骤四，将经睏料后的物料采用半干法成型，压制成一定形状；
步骤五，将成型好的试样自然凉晒半天至1天，然后在干燥设备中，采用阶段升温和保温方式进行干燥，最后在110℃保温6到24小时；
步骤六，干燥后成型试样烧成在可控气氛炉中进行，首先在常压条件下快速升温240℃，以排除石蜡结合剂；接着对可控气氛炉抽真空，然后充入Ar作为保护气体，将炉体加热至1450℃～1600℃，到达该温度范围内即进行保温，并通入O2，控制通入O2流速，保证碳热还原反应生成的Mg蒸汽反应完全，成型试样通过反应烧结获得具有较低体积密度和较高强度的MgO-CaO系轻量耐火材料。
采用本发明制备的MgO-CaO系轻量耐火材料，具有体积密度较低，耐压强度较高的特点，而且其外层致密，而内部多孔，存在从外到内的密度梯度，致密外层赋予材料抗工作介质浸渗性能，内部多孔赋予材料保温隔热性能。可望在保证保温隔热性能的同时，具有较好的抗介质侵蚀性能和抗水化性能。
其带来的技术效果主要表现在以下几个方面：
(1)由于采用氧化镁碳热还原输运氧化实现试样的造孔和反应烧结，为此可以通过调整氧化镁和碳质材料的加入量、加入粒度和配料比例，方便地调节制品的体积密度、气孔率和气孔分布，从而调控保温隔热性能。
(2)由于采用氧化镁碳热还原输运氧化结合反应烧结，使得试样基质部分有很好的结合，使得MgO-CaO系轻量耐火材料强度较高，甚至高于同材质其他制备方法获得的重质耐火材料。
(3)由于将氧化镁碳热还原输运氧化法制备氧化镁与化学气相浸渗基本理论进行嫁接，在镁蒸汽与氧气在多孔基质中发生反应时，存在物质传输 和化学反应动力学之间的矛盾，使得试样外部反应产物较多，而内部产物较少，从而形成基质部分的密度梯度和结合强度梯度。能够在保持轻量耐火材料低导热率的情况下，使材料具有较高强度、抗介质浸渗性能和抗水化性能。
(4)由于镁蒸汽氧化是一个强放热反应，通过反应烧结可以使制品烧成温度降低。
(5)可以根据不同的使用场合选择具有不同CaO含量的镁钙砂作为骨料，产品性能可调控范围大。
具体实施方式
氧化镁碳热还原输运氧化结合反应烧结法制备轻量耐火材料的基本原理是：在耐火材料配料时，在细粉中引入氧化镁细粉和石墨细粉(炭黑、焦炭等碳质材料细粉均可)，高温下试样中氧化镁与石墨发生碳热还原反应生成镁蒸汽Mg(g)和一氧化碳CO(g)，在试样内部形成气孔，镁蒸汽向外扩散与试样外向内扩散的氧气发生放热反应生成氧化镁，生成的氧化镁将MgO-CaO系骨料以及基质结合，借助于镁蒸气氧化的强放热和反应结合使得试样具有较高的强度。在镁蒸汽与氧气在多孔基质中发生反应时，存在物质传输和化学反应动力学之间的矛盾，使得试样外部反应产物较多，而内部产物较少，从而形成基质部分的密度梯度和结合强度梯度。试样外部致密度高，有利于高温下抗介质浸渗，提高抗水化性能，内部气孔率较高，有利于保温隔热。
本实施例给出MgO-CaO系轻量耐火材料的制备方法，具体制备过程包括下列步骤：
步骤一，选取镁砂和碳作为反应原料，将原料磨细至180目及以下，按照MgO和C摩尔比1:1混合均匀，作为耐火材料配料中细粉中的造孔和反应组份。
步骤二，将耐火材料原料按着一定的颗粒级配进行配料。骨料部分选用 不同CaO含量的MgO-CaO系致密颗粒料(常称镁钙砂)。一般骨料部分与细粉部分的比例控制在60～70:30～40之间，其中细粉部分包含步骤一混合好的MgO和C粉体，其余细粉为镁钙砂细粉。根据制品要求，MgO和C粉体混合粉体其占细粉部分的20％～50％。为了提高产品质量均匀性和稳定性，细粉部分需要共混30分钟至90分钟，以便各组分混合均匀。
步骤三，按着先加入颗粒骨料热混2～5分钟，再加入石蜡热态混合3～5分钟，再加入细粉，热混5～20分钟，在混合机中混合时间总计在20～30分钟。混合后置于密闭容器或塑料袋中睏料2小时至6小时，使结合剂分布更加均匀，易于成型。
步骤四，将混合好的物料采用半干法成型，压制成一定形状，根据坯的尺寸，采用不同吨位的压机。
步骤五，将成型好的试样自然凉晒半天至1天，然后在干燥设备中，采用阶段升温和保温方式进行干燥，最后在110℃保温6到24小时；
步骤六，干燥后成型试样烧成在可控气氛炉中进行，首先在常压条件下快速升温至240℃，以排除石蜡结合剂。接着对可控气氛炉抽真空，然后充入Ar作为保护气体，将炉体加热至1450℃～1600℃，到达该温度范围内即可进行保温，并通入O2，控制通入O2流速，保证碳热还原反应生成的Mg蒸汽反应完全，试样通过反应烧结获得具有较低体积密度和较高强度的MgO-CaO系轻量耐火材料。
所述的镁砂为烧结镁砂或电熔镁砂；
所述的碳为炭黑、石墨、焦炭、煤粉、废石墨电极或者冶金过程中不可利用的细焦炭颗粒。
本发明制备的MgO-CaO系轻量耐火材料，具有体积密度较低，耐压强度较高的特点，可望在保证保温隔热性能的同时，具有较好的抗介质侵蚀性能。外部致密度高，有利于高温下抗介质浸渗，提高抗侵蚀性，内部气孔率 较高，有利于保温隔热。
以下是发明人给出的最优实施例，本发明不限于这些实施例，经申请人的实验证明，在本发明给出的范围内，均能够制备出MgO-CaO系轻量耐火材料。
实施例1：
将180目电熔镁砂与180目石墨，按MgO和C摩尔比1:1混合均匀。分别以1～3mm和0.1～1mm的CaO含量56％镁钙砂颗粒为粗颗粒和中颗粒。以镁砂细粉、石墨细粉和22％CaO含量镁钙砂细粉为基质部分配料，粗颗粒:中颗粒:细粉比例为40:20:40。其中细粉部分镁钙砂细粉和氧化镁与石墨混合粉的比例为2:1。以石蜡作为结合剂，加入量为配料总重量8％，配料经充分热态混合，混合后置于密闭容器或塑料袋中睏料2小时后在液压机上成型，成型压力150MPa，成型好的试样自然凉晒半天至1天，然后在干燥设备中，采用阶段升温和保温方式进行干燥，最后在110℃保温6小时；干燥后成型试样经快速升温至240℃，以便排除石蜡结合剂，试样在气氛炉中烧成，将可控气氛炉抽真空后充Ar保护，加热至1600℃时保温，并开始通入O2，O2流速为250L/h，保温4小时，得到MgO-CaO系轻量耐火材料。性能见表1。
表1：实例1制备的MgO-CaO系轻量耐火材料的性能
实施例2：
将180目烧结镁砂与180目石墨，按MgO和C摩尔比1:1混合均匀。分别以1～3mm和0.1～1mm的CaO含量22％镁钙砂颗粒为粗颗粒和中颗 粒。以镁砂细粉、石墨细粉和22％CaO含量镁钙砂细粉为基质部分配料，粗颗粒:中颗粒:细粉比例为40:20:40。其中细粉部分镁钙砂细粉和氧化镁与石墨混合粉的比例为2:1。以石蜡作为结合剂，加入量为配料总重量8％，配料经充分热态混合，混合后置于密闭容器或塑料袋中睏料3小时后在液压机上成型，成型压力150MPa，试样经快速升温至240℃，以便排除石蜡结合剂，试样在气氛炉中烧成，将可控气氛炉抽真空后充Ar保护，加热至1500℃时保温，通入O2，O2流速为250L/h，保温4小时，得到MgO-CaO系轻量耐火材料。性能见表2。
表2：实例2制备的MgO-CaO系轻量耐火材料的性能
实施例3：
将180目电熔镁砂与180目石墨，按MgO和C摩尔比1:1混合均匀。分别以1～3mm和0.1～1mm的CaO含量56％镁钙砂颗粒为粗颗粒和中颗粒。以镁砂细粉、石墨细粉和22％CaO含量镁钙砂细粉为基质部分配料，粗颗粒:中颗粒:细粉比例为40:20:40。其中细粉部分镁钙砂细粉和氧化镁与石墨混合粉的比例为3:1。以石蜡作为结合剂，加入量为配料总重量8％，配料经充分热态混合，置于密闭容器或塑料袋中睏料4小时后在液压机上成型，成型压力150MPa。成型好的试样自然凉晒半天至1天，然后在干燥设备中，采用阶段升温和保温方式进行干燥，最后在110℃保温124小时；干燥后成型试样烧成在可控气氛炉中进行，首试样经快速升温至240℃，以便排除石蜡结合剂，试样在气氛炉中烧成，将可控气氛炉抽真空后充Ar保护，加热至1550℃时开始保温，并通入O2，O2流速为250L/h，保温4小时， 得到MgO-CaO系轻量耐火材料。性能见表3。
表3：实施例制备的MgO-CaO系轻量耐火材料的性能
实施例4：
将180目电熔镁砂与180目石墨，按MgO和C摩尔比1:1混合均匀。分别以1～3mm和0.1～1mm的CaO含量22％镁钙砂颗粒为粗颗粒和中颗粒。以镁砂细粉、石墨细粉和22％CaO含量镁钙砂细粉为基质部分配料，粗颗粒:中颗粒:细粉比例为40:20:40。其中细粉部分镁钙砂细粉和氧化镁与石墨混合粉的比例为3:1。以石蜡作为结合剂，加入量为配料总重量8％，配料经充分热态混合，置于密闭容器或塑料袋中睏料6小时后在液压机上成型，成型压力150MPa，成型好的试样自然凉晒半天至1天，然后在干燥设备中，采用阶段升温和保温方式进行干燥，最后在110℃保温24小时；干燥后成型试样在可控气氛炉中进行，经快速升温至240℃，以便排除石蜡结合剂，试样在气氛炉中烧成，将可控气氛炉抽真空后充Ar保护，加热至1450℃时开始通入O2，O2流速为250L/h，保温4小时，得到MgO-CaO系轻量耐火材料。性能见表4。
表4：实例4制备的MgO-CaO系轻量耐火材料性能
Claims (5)
1.一种MgO-CaO系轻量耐火材料的制备方法，其特征在于，包括下列制备步骤：
步骤一，选取镁砂和碳作为反应原料，将原料磨细至180目及以下，按照MgO和C摩尔比1:1混合均匀，作为耐火材料配料中细粉中的造孔和反应组份；
步骤二，将耐火材料原料按照一定的颗粒级配进行配料，所述的骨料部分选择各种CaO含量的镁钙砂致密颗粒，骨料部分与细粉部分的比例在60～70:30～40之间，其中细粉部分包含步骤一混合好的MgO和C粉体，其余细粉为镁钙砂细粉；所述的MgO和C粉体混合粉体其占细粉部分的20％～50％，细粉部分需要共混30分钟至90分钟；
步骤三，按着先加入骨料部分热混2～5分钟，再加入石蜡热态混合3～5分钟，再加入细粉部分，热混5～20分钟，在混合机中混合时间总计在20～30分钟；混合后置于密闭容器或塑料袋中睏料2小时至6小时；
步骤四，将经睏料后的物料采用半干法成型，压制成一定形状；
步骤五，将成型好的试样自然凉晒半天至1天，然后在干燥设备中，采用阶段升温和保温方式进行干燥，最后在110℃保温6到24小时；
步骤六，干燥后成型试样烧成在可控气氛炉中进行，首先在常压条件下快速升温240℃，以排除石蜡结合剂；接着对可控气氛炉抽真空，然后充入Ar作为保护气体，将炉体加热至1450℃～1600℃，到达该温度范围内即进行保温，并通入O2，控制通入O2流速，保证碳热还原反应生成的Mg蒸汽反应完全，成型试样通过反应烧结获得具有较低体积密度和较高强度的MgO-CaO系轻量耐火材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的镁砂为烧结镁砂或者电熔镁砂。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的碳为炭黑、石墨、焦炭、煤粉、废石墨电极或者冶金过程中不可利用的细焦炭颗粒。
4.权利要求1至3其中之一所述方法制备的MgO-CaO系轻量耐火材料。
5.如权利要求4所述的MgO-CaO系轻量耐火材料，其特征在于，所述的MgO-CaO系轻量耐火材料的外层致密，而内部多孔，存在从外到内的密度梯度，致密外层赋予材料抗工作介质浸渗性能，内部多孔赋予材料保温隔热性能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610172116.2A CN105777186B (zh) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | 一种MgO—CaO系轻量耐火材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610172116.2A CN105777186B (zh) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | 一种MgO—CaO系轻量耐火材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105777186A true CN105777186A (zh) | 2016-07-20 |
| CN105777186B CN105777186B (zh) | 2018-05-18 |
Family
ID=56391476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610172116.2A Expired - Fee Related CN105777186B (zh) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | 一种MgO—CaO系轻量耐火材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105777186B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106927794A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-07-07 | 武汉科技大学 | 一种致密MgO‑CaO材料及其制备方法 |
| CN111943692A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-17 | 辽宁东和新材料股份有限公司 | 一种高性能镁钙砖及其制备方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0789029B2 (ja) * | 1988-10-11 | 1995-09-27 | 日新製鋼株式会社 | 取鍋炉床湯当部の施工方法 |
| CN1332132A (zh) * | 2001-08-13 | 2002-01-23 | 武汉科技大学 | 一种抗水化MgO－CaO系耐火材料及其制备方法 |
| CN101602602A (zh) * | 2009-07-06 | 2009-12-16 | 西安建筑科技大学 | 一种抗水化的MgO—CaO系耐火材料及其制备方法 |
| CN101607826A (zh) * | 2009-07-21 | 2009-12-23 | 武汉科技大学 | 一种镁橄榄石-C合成MgO-SiC-C质耐火材料及方法 |
| CN102230742A (zh) * | 2011-06-06 | 2011-11-02 | 傅晓云 | 结构隔热一体化复合砖及制备方法 |
| CN102285806A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-12-21 | 武汉科技大学 | 一种合成镁钙砂及其制备方法 |
| CN102617161A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-08-01 | 苏州罗卡节能科技有限公司 | 一种白云石质四层复合砖及其制备方法 |
| CN103396142A (zh) * | 2013-08-14 | 2013-11-20 | 辽宁中镁高温材料有限公司 | 具有低热导率、高使用性能的复合镁钙砖及其制造方法 |
| CN103819210A (zh) * | 2014-01-06 | 2014-05-28 | 武汉科技大学 | 原位分解反应制备镁钙质功能材料的方法 |
-
2016
- 2016-03-24 CN CN201610172116.2A patent/CN105777186B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0789029B2 (ja) * | 1988-10-11 | 1995-09-27 | 日新製鋼株式会社 | 取鍋炉床湯当部の施工方法 |
| CN1332132A (zh) * | 2001-08-13 | 2002-01-23 | 武汉科技大学 | 一种抗水化MgO－CaO系耐火材料及其制备方法 |
| CN101602602A (zh) * | 2009-07-06 | 2009-12-16 | 西安建筑科技大学 | 一种抗水化的MgO—CaO系耐火材料及其制备方法 |
| CN101607826A (zh) * | 2009-07-21 | 2009-12-23 | 武汉科技大学 | 一种镁橄榄石-C合成MgO-SiC-C质耐火材料及方法 |
| CN102285806A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-12-21 | 武汉科技大学 | 一种合成镁钙砂及其制备方法 |
| CN102230742A (zh) * | 2011-06-06 | 2011-11-02 | 傅晓云 | 结构隔热一体化复合砖及制备方法 |
| CN102617161A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-08-01 | 苏州罗卡节能科技有限公司 | 一种白云石质四层复合砖及其制备方法 |
| CN103396142A (zh) * | 2013-08-14 | 2013-11-20 | 辽宁中镁高温材料有限公司 | 具有低热导率、高使用性能的复合镁钙砖及其制造方法 |
| CN103819210A (zh) * | 2014-01-06 | 2014-05-28 | 武汉科技大学 | 原位分解反应制备镁钙质功能材料的方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106927794A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-07-07 | 武汉科技大学 | 一种致密MgO‑CaO材料及其制备方法 |
| CN111943692A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-17 | 辽宁东和新材料股份有限公司 | 一种高性能镁钙砖及其制备方法 |
| CN111943692B (zh) * | 2020-06-30 | 2022-05-10 | 辽宁东和新材料股份有限公司 | 一种高性能镁钙砖及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105777186B (zh) | 2018-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105980330B (zh) | 粗陶瓷耐火制品及其制备方法以及应用 | |
| CN101747068B (zh) | 一种碳化硅含量大于92%的自结合碳化硅制品及其制备方法 | |
| CN103833365B (zh) | 耐高温节能型碳化硅板及其制备方法 | |
| CN102826851A (zh) | 一种硼化锆-碳化硅复相耐高温粉体材料的制备方法 | |
| CN104744048B (zh) | 致密原位Si4N3-SiC复合材料的制备方法 | |
| CN107399988A (zh) | 一种利用铝硅系工业废渣制备氧化铝‑碳化硅复合多孔陶瓷的方法 | |
| CN103664199A (zh) | 以聚碳硅烷为结合剂制备碳化硅耐火材料的方法 | |
| CN102603322A (zh) | 一种加入硅微粉的不烧铝锆碳质滑板及其制备方法 | |
| CN107954697A (zh) | 一种添加碳化硼的镁碳砖及其制备方法 | |
| CN107311634A (zh) | 一种氮化物结合三明治承烧板及其制备方法 | |
| CN101423412B (zh) | 低温烧成制备高性能氧化硅结合碳化硅耐火材料的方法 | |
| CN105819878B (zh) | 一种刚玉-尖晶石轻量耐火材料及其制备方法 | |
| CN101798222A (zh) | 一种Al2O3-Ni-C-B4C复相陶瓷及其制备方法 | |
| CN105777186B (zh) | 一种MgO—CaO系轻量耐火材料及其制备方法 | |
| CN101306951A (zh) | 不烧抗水化镁白云石碳砖及制备工艺 | |
| CN105859297B (zh) | 一种碳化硅复合耐火材料及其制备方法 | |
| CN101591190A (zh) | 一种铝电解槽侧墙用新型Si3N4-SiC-C耐火砖及其制备方法 | |
| CN105837243B (zh) | 一种轻量耐火材料的制备方法 | |
| CN105837242B (zh) | 一种方镁石-尖晶石轻量耐火材料及其制备方法 | |
| CN104446459B (zh) | 用于钨钼烧结中频炉的氧化锆空心球隔热制品的制备方法 | |
| CN105777187B (zh) | 一种镁质轻量耐火材料及其制备方法 | |
| CN107721447A (zh) | 镍铁电炉用铬铝尖晶石炭砖及其制备方法 | |
| CN103044037A (zh) | 一种氮化烧成的莫来石氮化铝质预制砖 | |
| CN112897994A (zh) | 一种刚玉尖晶石复相材料制备方法 | |
| CN102503472A (zh) | 一种通过原位生成SiC增韧的刚玉质预制件及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210727 Address after: 710000 No. 5, Xingfu South Road, Xincheng District, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee after: Xi'an Huaqing science and education industry (Group) Co.,Ltd. Address before: 710055 No. 13, Yanta Road, Shaanxi, Xi'an Patentee before: XIAN University OF ARCHITECTURE AND TECHNOLOG |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180518 |