CN107573038A - 制备镁碳砖的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备镁碳砖的方法和系统，该方法包括：(1)在隔绝空气或惰性气氛下，将镁砂、碳素原料、碳氮化钛粉和碳质结合剂进行混炼处理，以便得到混炼物料；(2)将所述混炼物料进行热压成形处理，以便得到砖坯；(3)将所述砖坯进行热处理，以便得到镁碳砖。采用该方法所得的镁碳砖不仅可用于电炉炼钢，而且能够有效抵抗富钛熔渣的强烈侵蚀，满足钒钛矿熔分/深还原电炉的特殊要求。

Description

制备镁碳砖的方法和系统

技术领域

本发明属于耐火材料领域，具体而言，本发明涉及制备镁碳砖的方法和系统。

背景技术

我国钒钛磁铁矿储量极其丰富，然而传统的高炉-转炉流程或回转窑-电炉流程，都只能回收钒钛磁铁矿中的绝大部分铁和大部分钒，而其中的钛资源无法实现回收利用，造成巨大的资源浪费和环境问题。相比传统的高炉-转炉流程，竖炉还原-电炉熔分流程能够得到含钒铁水和TiO₂含量为40％～60％的富钛炉渣，对于实现铁、钒、钛资源的综合利用具有显著的优势。

然而，电炉熔分/深还原过程中普遍存在炉衬的工作层，特别是渣线、三相电极背后以及出渣口部位受到炉渣的严重侵蚀而迅速失效，甚至造成穿炉事故，这大大缩短了炉龄，降低了生产效率和安全性，严重制约着钒钛磁铁矿直接还原-熔分流程的进一步发展。钢铁冶金行业常用的镁碳砖对炉渣和钢液都有一定的抗侵蚀能力，但钒钛磁铁矿熔分电炉产生的富钛炉渣对电炉工作衬的侵蚀更强。有研究表明，镁碳砖被熔渣侵蚀失效来自两方面因素的交互作用：一方面是熔渣中的氧化物(如FeO等)被镁碳砖中的碳还原而造成镁碳砖发生脱碳，镁砂颗粒间失去结合力，另一方面是熔渣的机械冲刷使表层的镁砂颗粒脱落，使镁碳砖不断暴露出新的表层。这两种因素的综合作用是镁碳砖迅速失效的主要原因。鉴于此种情况，寻求一种能够有效抵抗高侵蚀性炉渣的耐火材料是还原-熔分流程处理钒钛磁铁矿获得进一步发展的重要保障。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备镁碳砖的方法和系统。采用该方法所得的镁碳砖不仅可用于电炉炼钢，而且能够有效抵抗富钛熔渣的强烈侵蚀，满足钒钛矿熔分/深还原电炉的特殊要求。本发明的基本思想是在炉衬耐材与炉渣接触的界面上生成高熔点相，提高炉衬与熔渣界面附近熔渣的粘度，降低界面熔渣和炉衬耐材之间相对运动的激烈程度，从而显著抑制熔渣对炉衬耐材的渗透侵蚀和机械剥离侵蚀。这种思路来源于钒钛矿高炉冶炼过程中出渣困难的问题。钒钛矿高炉冶炼正是由于其中二氧化钛的还原生成高熔点碳氮化钛弥散分布与炉渣中，使炉渣粘度大大提高。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备镁碳砖的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)在隔绝空气或惰性气氛下，将镁砂、碳素原料、碳氮化钛粉和碳质结合剂进行混炼处理，以便得到混炼物料；

(2)将所述混炼物料进行热压成形处理，以便得到砖坯；

(3)将所述砖坯进行热处理，以便得到镁碳砖。

根据本发明实施例的制备镁碳砖的方法所得的镁碳砖在1500摄氏度下处理1h的氧化脱碳层厚度小于2mm，1200摄氏度下的抗折强度达到110MPa，明显优于现有的镁碳耐火砖，从而该镁碳砖不仅可用于电炉炼钢，而且能够有效抵抗富钛熔渣的强烈侵蚀，满足钒钛矿熔分/深还原电炉的特殊要求，进而为钒钛磁铁矿处理提供有力保障。

另外，根据本发明上述实施例的制备镁碳砖的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述镁砂、所述碳素原料、所述碳氮化钛粉和所述碳质结合剂的质量比为100：(15～20)：(15～30)：(6～9)。由此，有利于提高镁碳砖的品质。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述碳氮化钛粉中碳氮化钛含量不低于95％。由此，可进一步提高镁碳砖的品质。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述碳氮化钛粉包括：40～55重量份的粗颗粒碳氮化钛粉；15～25重量份的中颗粒碳氮化钛粉；20～45重量份的细颗粒碳氮化钛粉，其中，所述粗颗粒碳氮化钛粉粒径为0.125～0.18mm，所述中颗粒碳氮化钛粉粒径为0.088～0.125mm，所述细颗粒碳氮化钛粉粒径低于0.088mm。由此，可进一步提高镁碳砖的品质。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述镁砂包括：40～55重量份的粗颗粒镁砂；5～35重量份的中颗粒镁砂；25～40重量份的细颗粒镁砂，其中，所述粗颗粒镁砂粒径为1～3mm，所述细颗粒镁砂粒径为0.125～1mm，所述细颗粒镁砂的粒径低于0.125mm。由此，可进一步提高镁碳砖的品质。

在本发明的一些实施例中，步骤(1)包括：(1-1)将所述碳质结合剂进行融化，以便得到熔融碳质结合剂；(1-2)将所述粗颗粒镁砂和所述粗颗粒碳氮化钛粉与所述碳质结合剂进行第一混炼，以便得到第一混炼物料；(1-3)将所述中颗粒镁砂和所述中颗粒碳氮化钛粉与所述第一混炼物料进行第二混炼，以便得到第二混炼物料；(1-4)将所述细颗粒镁砂和所述细颗粒碳氮化钛粉与所述第二混炼物料进行第三混炼，以便得到所述混炼物料。由此，可进一步提高镁碳砖的品质。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述热压成形的温度为120～200摄氏度，压力为150～300MPa。由此，可进一步提高镁碳砖的品质。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述热处理的温度为800～1200摄氏度，时间为10～20h，处理气氛为惰性气氛。由此，可进一步提高镁碳砖的品质。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种实施上述制备镁碳砖的方法的制备镁碳砖的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：

混炼装置，所述混炼装置具有镁砂入口、碳素原料入口、碳氮化钛粉入口、碳质结合剂入口和混炼物料出口；

热压成形装置，所述热压成形装置具有混炼物料入口和砖坯出口，所述混炼物料入口与所述混炼物料出口相连；

热处理装置，所述热处理装置具有砖坯入口和镁碳砖出口，所述砖坯入口与所述砖坯出口相连。

根据本发明实施例的制备镁碳砖的系统所得的镁碳砖在1500摄氏度下处理1h的氧化脱碳层厚度小于2mm，1200摄氏度下的抗折强度达到110MPa，明显优于现有的镁碳耐火砖，从而该镁碳砖不仅可用于电炉炼钢，而且能够有效抵抗富钛熔渣的强烈侵蚀，满足钒钛矿熔分/深还原电炉的特殊要求，进而为钒钛磁铁矿处理提供有力保障。

另外，根据本发明上述实施例的制备镁碳砖的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述热处理装置为烘焙窑。由此，有利于提高砖坯热处理的效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的制备镁碳砖的方法流程示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的制备镁碳砖的方法流程示意图；

图3是根据本发明一个实施例的制备镁碳砖的系统结构流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备镁碳砖的方法，根据本发明的实施例，参考图1，该方法包括：

S100：在隔绝空气或惰性气氛下，将镁砂、碳素原料、碳氮化钛粉和碳质结合剂进行混炼处理

该步骤中，在隔绝空气或惰性气氛下，将镁砂、碳素原料、碳氮化钛粉和碳质结合剂进行混炼处理，以便得到混炼物料。具体的，通过混练可将不同成分和粒度的物料混合均匀，并实现彼此之间的紧密贴合，降低彼此之间的空隙，利于后期的压制工序顺行，获得孔隙率合格的砖坯。

根据本发明的一个实施例，镁砂、碳素原料、碳氮化钛粉和碳质结合剂的质量比可以为100：(15～20)：(15～30)：(6～9)。发明人发现，镁砂、碳素原料、碳氮化钛粉和碳质结合剂之间的比例搭配是否合理会显著影响砖坯的压制效果和最终所得镁碳砖的性能。若镁砂比例过高，碳质结合剂的比例过低，不利于镁砂颗粒和其他物料颗粒之间充分而紧密的结合；而若镁砂比例过低又会严重影响最终所得镁碳砖的高温强度和耐侵蚀性能；若碳氮化钛粉比例过低，会显著降低砖坯的抗渣侵蚀作用，因为加入碳氮化钛粉就是利用其高熔点的特性，增加与炉衬接触的熔渣的粘度，减缓炉渣向炉衬内部的渗透与侵蚀，而若碳氮化钛粉的比例过高会显著增加成本，不利于本发明的实现。碳素原料的加入主要是在砖内部形成碳结合网络，将镁砂颗粒紧密结合在一起，防止镁碳砖在高温下发生粉化，提高其高温强度，所以碳素原料比例偏低也会显著影响砖在高温下的强度和使用性能，而若比例过高，镁碳砖在高温下与渣中FeO的反应会更加迅速，从而使炉衬被炉渣迅速侵蚀失效。具体的，碳氮化钛粉中碳氮化钛含量不低于95wt％。

根据本发明的再一个实施例，碳氮化钛粉可以包括：40～55重量份的粗颗粒碳氮化钛粉；15～25重量份的中颗粒碳氮化钛粉；20～45重量份的细颗粒碳氮化钛粉，其中，粗颗粒碳氮化钛粉粒径为0.125～0.18mm，中颗粒碳氮化钛粉粒径为0.088～0.125mm，细颗粒碳氮化钛粉粒径低于0.088mm。发明人发现，镁碳砖的孔隙率越低，炉渣对其侵蚀越缓慢，而相同颗粒的物料无论如何紧密接触，它们之间都必然存在细小的空隙，本发明采用不同粒度物料进行混合的目的是利用细颗粒填充粗颗粒之间的接触空隙，尽可能实现物料颗粒间的紧密接触，从而获得低孔隙率、高性能的镁碳砖。为促使不同颗粒物料之间的紧密接触，尽可能消除空隙，不同粒径的碳氮化钛粉的配比存在一个最优范围，超出该范围不利于获得致密的混合料、砖坯和镁碳砖成品。

根据本发明的又一个实施例，镁砂可以包括：40～55重量份的粗颗粒镁砂；5～35重量份的中颗粒镁砂；25～40重量份的细颗粒镁砂，其中，所述粗颗粒镁砂粒径为1～3mm，所述细颗粒镁砂粒径为0.125～1mm，所述细颗粒镁砂的粒径低于0.125mm。发明人发现，镁碳砖的孔隙率越低，炉渣对其侵蚀越缓慢，而相同颗粒的物料无论如何紧密接触，它们之间都必然存在细小的空隙，本发明采用不同粒度物料进行混合的目的是利用细颗粒填充粗颗粒之间的接触空隙，尽可能实现物料颗粒间的紧密接触，从而获得低孔隙率、高性能的镁碳砖。但是不同颗粒物料之间的比例搭配有一个合理的范围，一旦超出该范围，极易造成物料颗粒间结合空隙大的问题，不利于后续的压坯和热处理。

根据本发明的又一个实施例，镁砂可以为选自电熔镁砂、烧结镁砂和海水镁砂中的至少之一，优选氧化镁含量大于98wt％，氧化硼含量小于0.2wt％的海水镁砂。

根据本发明的又一个实施例，碳素原料可以为选自石墨、石油焦和铸造焦中的至少之一。由此，有利于提高镁碳砖的品质。

根据本发明的又一个实施例，碳素原料中固定碳的含量不低于95wt％。发明人发现，固定碳含量过低，意味着挥发分偏高，砖内的挥发分在高温使用过程中会从砖内部逸出，使砖体产生孔隙甚至开裂，不能满足炉衬耐材的使用要求。

根据本发明的又一个实施例，碳素原料的粒径小于0.125mm。由此，有利于提高碳素原料的比表面积，进而提高碳素原料与镁砂、碳氮化钛粉的接触面积。

根据本发明的又一个实施例，碳质结合剂可以为焦油或沥青。由此，有利于混炼物料的热压成形。

根据本发明的又一个实施例，参考图2，步骤S100是按照下列步骤进行的：

S110：将碳质结合剂进行融化

该步骤中，将碳质结合剂进行融化，以便得到熔融碳质结合剂。具体的，在隔绝空气或惰性气氛下，将碳质结合剂加热到120～200℃，使其实现完全融化。

S120：将粗颗粒镁砂和粗颗粒碳氮化钛粉与碳质结合剂进行第一混炼

该步骤中，将粗颗粒镁砂和粗颗粒碳氮化钛粉与碳质结合剂进行第一混炼，以便得到第一混炼物料。具体的，在隔绝空气或惰性气氛下，先将碳质结合剂加热到120～200℃，然后在搅拌的状态下将粗颗粒镁砂和粗颗粒碳氮化钛粉缓慢加入到糊状碳质结合剂中，恒温搅拌5-10min，使粗颗粒镁砂与粗颗粒碳氮化钛粉和碳质结合剂混练均匀，得到第一混炼物料。该混练过程主要发生粗颗粒镁砂、粗颗粒碳氮化钛粉和碳质结合剂之间的充分接触与混合，由于在碳质结合剂的熔点以上操作，所以糊状碳质结合剂将会充分润湿并包裹在镁砂和碳氮化钛粉表面，最终获得成分均匀的第一混炼物料。

S130：将中颗粒镁砂和中颗粒碳氮化钛粉与第一混炼物料进行第二混炼

该步骤中，将中颗粒镁砂和中颗粒碳氮化钛粉与第一混炼物料进行第二混炼，以便得到第二混炼物料。具体的，在隔绝空气或惰性气氛下，先将中颗粒镁砂和中颗粒碳氮化钛粉加热到30摄氏度，然后在搅拌的状态下将中颗粒镁砂和中颗粒碳氮化钛粉加入到第一混炼物料中，恒温搅拌5-10min，使中颗粒镁砂与中颗粒碳氮化钛粉和第一混炼物料混炼均匀，得到第二混炼物料。该混练过程主要发生中颗粒物料填充于粗颗粒物料之间的空隙中，借助碳质结合剂的粘结作用获得成分均匀密实、单位体积的粒度组成和质量都基本相同的混合物，即为第二混练物料。

S140：将细颗粒镁砂和细颗粒碳氮化钛粉与第二混炼物料进行第三混炼

该步骤中，将细颗粒镁砂和细颗粒碳氮化钛粉与第二混炼物料进行第三混炼，以便得到所述混炼物料。具体的，在隔绝空气或惰性气氛下，先将细颗粒镁砂和细颗粒碳氮化钛粉加热到30摄氏度，然后在搅拌的状态下将细颗粒镁砂和细颗粒碳氮化钛粉加入到第二混炼物料中，恒温搅拌20-60min，使细颗粒镁砂与细颗粒碳氮化钛粉和第二混炼物料混炼均匀，得到混炼物料。与第二混炼物料的混练机理类似，第三混练过程中，细颗粒物料将填充粗颗粒物料和中颗粒物料之间的空隙，并借助碳质结合剂的粘结作用，获得成分均匀密实、单位体积的粒度组成和质量都基本相同的混合物，即为混练物料。

S200：将混炼物料进行热压成形处理

该步骤中，将混炼物料进行热压成形处理，以便得到砖坯。需要说明的是，热压成形可以在热压机中进行，且热压机可以结合实际需要选用合适外形和尺寸的模具，以便得到外形尺寸满足需要的砖坯。

根据本发明的一个实施例，热压成形的温度可以为120～200摄氏度，压力可以为150～300MPa，时间可以为60-120min。发明人发现，若热压成型时间过短，温度和压力过低，碳质粘结剂的流动性差，颗粒间的相对运动也不充分，不利于充分消除砖坯内部的空隙，就不能获得致密的合格砖坯；而若成形温度和压力过高，时间过长，碳质粘结剂流动性太强，砖坯成型困难，且会使得碳质粘结剂的挥发更显著，同样不利于获得合格的砖坯和降低生产成本。

S300：将砖坯进行热处理

该步骤中，将砖坯进行热处理，以便得到镁碳砖。发明人发现，砖坯热处理主要发生如下变化：气孔率降低，体积密度增大，砖坯变成具有一定尺寸形状和结构强度的制品。另外，砖坯经过热处理能够形成稳定的组织结构和矿相，获得适用于不同条件下对制品所要求的各种性质。

根据本发明的一个实施例，热处理的温度可以为800～1200摄氏度，时间可以为10-20h。发明人发现，热处理的目的是去除砖坯中的挥发分，获得致密结构的耐火砖，所以热处理温度过低、时间过短不利于砖坯中挥发分的充分去除，且温度过高，时间过长也会大大增加生产成本。

根据本发明实施例的制备镁碳砖的方法所得的镁碳砖在1500摄氏度下处理1h的氧化脱碳层厚度小于2mm，1200摄氏度下的抗折强度达到110MPa，明显优于现有的镁碳耐火砖，从而该镁碳砖不仅可用于电炉炼钢，而且能够有效抵抗富钛熔渣的强烈侵蚀，满足钒钛矿熔分/深还原电炉的特殊要求，进而为钒钛磁铁矿处理提供有力保障。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种实施上述制备镁碳砖的方法的制备镁碳砖的系统，根据本发明的实施例，参考图3，该系统包括：混炼装置100、热压成形装置200和热处理装置300。

根据本发明的实施例，混炼装置100具有镁砂入口101、碳素原料入口102、碳氮化钛粉入口103、碳质结合剂入口104和混炼物料出口105，且适于在隔绝空气或惰性气氛下，将镁砂、碳素原料、碳氮化钛粉和碳质结合剂进行混炼处理，以便得到混炼物料。具体的，通过混练可将不同成分和粒度的物料混合均匀，并实现彼此之间的紧密贴合，降低彼此之间的空隙，利于后期的压制工序顺行，获得孔隙率合格的砖坯。

根据本发明的一个实施例，镁砂、碳素原料、碳氮化钛粉和碳质结合剂的质量比可以为100：(15～20)：(15～30)：(6～9)。发明人发现，镁砂、碳素原料、碳氮化钛粉和碳质结合剂之间的比例搭配是否合理会显著影响砖坯的压制效果和最终所得镁碳砖的性能。若镁砂比例过高，碳质结合剂的比例过低，不利于镁砂颗粒和其他物料颗粒之间充分而紧密的结合；而若镁砂比例过低又会严重影响最终所得镁碳砖的高温强度和耐侵蚀性能；若碳氮化钛粉比例过低，会显著降低砖坯的抗渣侵蚀作用，因为加入碳氮化钛粉就是利用其高熔点的特性，增加与炉衬接触的熔渣的粘度，减缓炉渣向炉衬内部的渗透与侵蚀，而若碳氮化钛粉的比例过高会显著增加成本，不利于本发明的实现。碳素原料的加入主要是在砖内部形成碳结合网络，将镁砂颗粒紧密结合在一起，防止镁碳砖在高温下发生粉化，提高其高温强度，所以碳素原料比例偏低也会显著影响砖在高温下的强度和使用性能，而若比例过高，镁碳砖在高温下与渣中FeO的反应会更加迅速，从而使炉衬被炉渣迅速侵蚀失效。具体的，碳氮化钛粉中碳氮化钛含量不低于95wt％。

根据本发明的再一个实施例，碳氮化钛粉可以包括：40～55重量份的粗颗粒碳氮化钛粉；15～25重量份的中颗粒碳氮化钛粉；20～45重量份的细颗粒碳氮化钛粉，其中，粗颗粒碳氮化钛粉粒径为0.125～0.18mm，中颗粒碳氮化钛粉粒径为0.088～0.125mm，细颗粒碳氮化钛粉粒径低于0.088mm。发明人发现，镁碳砖的孔隙率越低，炉渣对其侵蚀越缓慢，而相同颗粒的物料无论如何紧密接触，它们之间都必然存在细小的空隙，本发明采用不同粒度物料进行混合的目的是利用细颗粒填充粗颗粒之间的接触空隙，尽可能实现物料颗粒间的紧密接触，从而获得低孔隙率、高性能的镁碳砖。为促使不同颗粒物料之间的紧密接触，尽可能消除空隙，不同粒径的碳氮化钛粉的配比存在一个最优范围，超出该范围不利于获得致密的混合料、砖坯和镁碳砖成品。

根据本发明的又一个实施例，镁砂可以包括：40～55重量份的粗颗粒镁砂；5～35重量份的中颗粒镁砂；25～40重量份的细颗粒镁砂，其中，所述粗颗粒镁砂粒径为1～3mm，所述细颗粒镁砂粒径为0.125～1mm，所述细颗粒镁砂的粒径低于0.125mm。发明人发现，镁碳砖的孔隙率越低，炉渣对其侵蚀越缓慢，而相同颗粒的物料无论如何紧密接触，它们之间都必然存在细小的空隙，本发明采用不同粒度物料进行混合的目的是利用细颗粒填充粗颗粒之间的接触空隙，尽可能实现物料颗粒间的紧密接触，从而获得低孔隙率、高性能的镁碳砖。为促使不同颗粒物料之间的紧密接触，尽可能消除空隙，不同粒径的碳氮化钛粉的配比存在一个最优范围，超出该范围不利于获得致密的混合料、砖坯和镁碳砖成品。

根据本发明的又一个实施例，镁砂可以为选自电熔镁砂、烧结镁砂和海水镁砂中的至少之一，优选氧化镁含量大于98wt％，氧化硼含量小于0.2wt％的海水镁砂。

根据本发明的又一个实施例，碳素原料可以为选自石墨、石油焦和铸造焦中的至少之一。由此，有利于提高镁碳砖的品质。

根据本发明的又一个实施例，碳素原料中固定碳的含量不低于95wt％。发明人发现，固定碳含量过低，意味着挥发分偏高，砖内的挥发分在高温使用过程中会从砖内部逸出，使砖体产生孔隙甚至开裂，不能满足炉衬耐材的使用要求。

根据本发明的又一个实施例，碳素原料的粒径小于0.125mm。由此，有利于提高碳素原料的比表面积，进而提高碳素原料与镁砂、碳氮化钛粉的接触面积。

根据本发明的又一个实施例，碳质结合剂可以为焦油或沥青。由此，有利于混炼物料的热压成形。

根据本发明的实施例，热压成形装置200具有混炼物料入口201和砖坯出口202，混炼物料入口201与混炼物料出口105相连，且适于将混炼物料进行热压成形处理，以便得到砖坯。需要说明的是，热压成形可以在热压机中进行，且热压机可以结合实际需要选用合适外形和尺寸的模具，以便得到外形尺寸满足需要的砖坯。

根据本发明的一个实施例，热压成形的温度可以为120～200摄氏度，压力可以为150～300MPa，时间可以为60-120min。发明人发现，若热压成型时间过短，温度和压力过低，碳质粘结剂的流动性差，颗粒间的相对运动也不充分，不利于充分消除砖坯内部的空隙，就不能获得致密的合格砖坯；而若成形温度和压力过高，时间过长，碳质粘结剂流动性太强，砖坯成型困难，且会使得碳质粘结剂的挥发更显著，同样不利于获得合格的砖坯和降低生产成本。

根据本发明的实施例，热处理装置300具有砖坯入口301和镁碳砖出口302，砖坯入口301与砖坯出口202相连。发明人发现，砖坯热处理主要发生如下变化：气孔率降低，体积密度增大，砖坯变成具有一定尺寸形状和结构强度的制品。另外，砖坯经过热处理能够形成稳定的组织结构和矿相，获得适用于不同条件下对制品所要求的各种性质。

根据本发明的一个实施例，热处理装置为烘焙窑。由此，有利于提高砖坯热处理的效率。

根据本发明的再一个实施例，热处理的温度可以为800～1200摄氏度，时间可以为10-20h。发明人发现，热处理的目的是去除砖坯中的挥发分，获得致密结构的耐火砖，所以热处理温度过低、时间过短不利于砖坯中挥发分的充分去除，且温度过高，时间过长也会大大增加生产成本。

根据本发明实施例的制备镁碳砖的系统所得的镁碳砖在1500摄氏度下处理1h的氧化脱碳层厚度小于2mm，1200摄氏度下的抗折强度达到110MPa，明显优于现有的镁碳耐火砖，从而该镁碳砖不仅可用于电炉炼钢，而且能够有效抵抗富钛熔渣的强烈侵蚀，满足钒钛矿熔分/深还原电炉的特殊要求，进而为钒钛磁铁矿处理提供有力保障。

需要说明的是，上述针对制备镁碳砖的方法所描述的特征和优点同样适用于该制备镁碳砖的系统，此处不再赘述。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

在隔绝空气或惰性气氛下，将镁砂、碳素原料、碳氮化钛粉和碳质结合剂按照100：15：15：6的质量比进行混炼处理，其中，镁砂为氧化镁含量大于98wt％、氧化硼含量小于0.2wt％的海水镁砂，且包括40重量份粒径为1-3mm的粗颗粒镁砂、20重量份粒径为0.125-1mm的中颗粒镁砂和40重量份粒径小于0.125mm的细颗粒镁砂；碳素原料为粒径小于0.125mm、固定碳含量不低于95wt％的石墨；碳氮化钛粉中碳氮化钛含量为97wt％，且包括40重量份粒径为0.125-0.18mm的粗颗粒碳氮化钛粉、15重量份粒径为0.088-0.125mm的中颗粒碳氮化钛粉和45重量份粒径小于0.088mm的细颗粒碳氮化钛粉；碳质粘结剂为焦油。具体的，在隔绝空气或惰性气氛下，首先将碳质结合剂加热到高于完全融化温度30摄氏度，并将镁砂和碳氮化钛粉也加热到该温度。然后在搅拌的状态下向碳质结合剂中加入粗颗粒镁砂和粗颗粒碳氮化钛粉，恒温搅拌5min后再加入中颗粒镁砂和中颗粒碳氮化钛粉，恒温搅拌5min后加入细颗粒镁砂和细颗粒碳氮化钛粉，加料完成后恒温搅拌20min，得到混炼物料。然后将上述混炼物料热送至热压机，在120℃、150MPa的条件下热压成形，压制时间60min，得到砖坯。热压机可以结合实际需要选用合适外形和尺寸的模具，以便得到外形尺寸满足需要的砖坯。最后将上述砖坯送至隔绝空气的烘焙窑中，在800℃下恒温处理10h，冷却至室温得到镁碳砖。经检测，该镁碳砖的性能指标如表1所示。

表1 镁碳砖的性能指标(一)

实施例2

在隔绝空气或惰性气氛下，将镁砂、碳素原料、碳氮化钛粉和碳质结合剂按照100：20：30：9的质量比进行混炼处理，其中，镁砂为氧化镁含量大于98wt％、氧化硼含量小于0.2wt％的海水镁砂，且包括55重量份粒径为1-3mm的粗颗粒镁砂、15重量份粒径为0.125-1mm的中颗粒镁砂和30重量份粒径小于0.125mm的细颗粒镁砂；碳素原料为粒径小于0.125mm、固定碳含量不低于95wt％的石墨；碳氮化钛粉中碳氮化钛含量为95wt％，且包括55重量份粒径为0.125-0.18mm的粗颗粒碳氮化钛粉、25重量份粒径为0.088-0.125mm的中颗粒碳氮化钛粉和20重量份粒径小于0.088mm的细颗粒碳氮化钛粉；碳质粘结剂为焦油。具体的，在隔绝空气或惰性气氛下，首先将碳质结合剂加热到高于完全融化温度30摄氏度，并将镁砂和碳氮化钛粉也加热到该温度。然后在搅拌的状态下向碳质结合剂中加入粗颗粒镁砂和粗颗粒碳氮化钛粉，恒温搅拌10min后再加入中颗粒镁砂和中颗粒碳氮化钛粉，恒温搅拌10min后加入细颗粒镁砂和细颗粒碳氮化钛粉，加料完成后恒温搅拌60min，得到混炼物料。然后将上述混炼物料热送至热压机，在200摄氏度、300MPa的条件下热压成形，压制时间120min，得到砖坯。热压机可以结合实际需要选用合适外形和尺寸的模具，以便得到外形尺寸满足需要的砖坯。最后将上述砖坯送至隔绝空气的烘焙窑中，在1200摄氏度下恒温处理20h，冷却至室温得到镁碳砖。经检测，该镁碳砖的性能指标如表2所示。

表2 镁碳砖的性能指标(二)

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种制备镁碳砖的方法，其特征在于，包括：

(1)在隔绝空气或惰性气氛下，将镁砂、碳素原料、碳氮化钛粉和碳质结合剂进行混炼处理，以便得到混炼物料；

(2)将所述混炼物料进行热压成形处理，以便得到砖坯；

(3)将所述砖坯进行热处理，以便得到镁碳砖。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述镁砂、所述碳素原料、所述碳氮化钛粉和所述碳质结合剂的质量比为100：(15～20)：(15～30)：(6～9)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述碳氮化钛粉中碳氮化钛含量不低于95％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述碳氮化钛粉包括：

40～55重量份的粗颗粒碳氮化钛粉；

15～25重量份的中颗粒碳氮化钛粉；

20～45重量份的细颗粒碳氮化钛粉，

其中，所述粗颗粒碳氮化钛粉粒径为0.125～0.18mm，所述中颗粒碳氮化钛粉粒径为0.088～0.125mm，所述细颗粒碳氮化钛粉粒径低于0.088mm。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述镁砂包括：

40～55重量份的粗颗粒镁砂；

5～35重量份的中颗粒镁砂；

25～40重量份的细颗粒镁砂，

其中，所述粗颗粒镁砂粒径为1～3mm，所述细颗粒镁砂粒径为0.125～1mm，所述细颗粒镁砂的粒径低于0.125mm。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)包括：

(1-1)将所述碳质结合剂进行融化，以便得到熔融碳质结合剂；

(1-2)将所述粗颗粒镁砂和所述粗颗粒碳氮化钛粉与所述碳质结合剂进行第一混炼，以便得到第一混炼物料；

(1-3)将所述中颗粒镁砂和所述中颗粒碳氮化钛粉与所述第一混炼物料进行第二混炼，以便得到第二混炼物料；

(1-4)将所述细颗粒镁砂和所述细颗粒碳氮化钛粉与所述第二混炼物料进行第三混炼，以便得到所述混炼物料。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述热压成形的温度为120～200摄氏度，压力为150～300MPa。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述热处理的温度为800～1200摄氏度。

9.一种实施权利要求1-8中任一项所述方法的系统，其特征在于，包括：

混炼装置，所述混炼装置具有镁砂入口、碳素原料入口、碳氮化钛粉入口、碳质结合剂入口和混炼物料出口；

热压成形装置，所述热压成形装置具有混炼物料入口和砖坯出口，所述混炼物料入口与所述混炼物料出口相连；

热处理装置，所述热处理装置具有砖坯入口和镁碳砖出口，所述砖坯入口与所述砖坯出口相连。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述热处理装置为烘焙窑。