CN110511047B - 一种利用水化浸渍处理工艺制备再生镁碳砖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于耐火材料定型含碳耐火制品领域，具体涉及一种利用水化浸渍处理工艺制备再生镁碳砖的方法，该方法包括将废旧镁碳砖砖坯破碎成8‑0mm再生颗粒料，破碎过程中进行磁选除铁，再将颗粒浸泡在水中，沥水阴干，多次处理后烘干，再在配制溶液中浸渍处理，经水化及浸渍处理工艺处理后，再制备再生镁碳砖，再生料加入量最高可提至65％，较原来提高了30％，并且，采用该种方案生产的再生镁碳砖强度指标较原来提高约25％‑35％，性能优良，该方案在90t钢包渣线部位使用，渣线寿命可一次至56次，可满足钢厂需求。

Description

一种利用水化浸渍处理工艺制备再生镁碳砖的方法
技术领域
本发明属于耐火材料定型含碳耐火制品领域，制品可用于转炉、钢包、电炉等包衬、渣线等部位；具体涉及一种废旧镁碳砖的水化及浸渍处理工艺，及利用废旧镁碳砖制备再生镁碳砖的方法。
背景技术
随着我国钢铁冶炼技术的不断进步，对耐火材料使用性能的要求逐渐苛刻，但同时耐火材料生产企业面临的另一重要问题是原材料价格的不断攀长，这就导致耐火材料企业生产成本不断加大，企业为寻求出路，把更多的精力放在技术降本增效上。对于钢包渣线用镁碳砖来说，目前降本方面较多的是将废旧的镁碳砖经过简单的水化处理后直接按一定比例添加，同时再增大镁砂细粉含量及抗氧化剂含量，以此提高再生镁碳砖的高温性能及抗渣侵蚀性能。但采用这种方法存在以下问题，因采用简单水化处理工艺，废旧砖二次利用率偏低，造成再生砖中再生镁碳料添加比例较小，一旦增大添加比例再生砖又会出现裂纹等现象，影响产品性能。另一些企业则采用将废旧镁碳砖轻烧处理后再破碎后加入再生砖中，采用该种方法虽然能使得废砖中杂质去除，但同时也将废旧镁碳砖中一些有利元素烧掉，关键是烧成成本较高，很多中小企业难以实现。
本发明介绍一种废旧镁碳砖或镁铝碳砖的新型水化处理及浸渍处理工艺，通过该工艺处理后的废旧砖二次利用率高，且生产出的再生砖性能优异。
发明内容
本发明目的在于在废旧镁碳砖基础上，将回收的镁碳砖拣选后经特殊水化及浸渍工艺处理，再经破碎、筛分、烘烤后替代部分镁砂颗粒，同时添加镁砂细粉、石墨及特殊抗氧化剂，研制成一种强度高、气孔率小，高温指标优良的再生镁碳砖。
具体的，本发明公开了一种再生镁碳砖，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：30-65％再生镁碳料颗粒、15-42％镁砂颗粒、10-20％镁砂细粉、3-5％复合抗氧化剂、3-8％石墨，2.8-3.5％酚醛树脂作为结合剂。
优选的，再生镁碳料颗粒质量百分比为30-40％。
优选的，镁砂颗粒质量百分比为25-45％，更优选35-45％。
优选的，镁砂细粉质量百分比为15-20％。
优选的，所述再生镁碳料颗粒经如下工艺获得：
(1)拣选合格的废旧镁碳砖，分类堆放，堆放区域洒水，在破碎前保持整砖在水浴状态；
(2)将砖坯破碎成8-0mm再生颗粒料，破碎过程中进行磁选除铁；
(3)将8-0mm再生颗粒料进行水化工艺处理：将颗粒浸泡在水中24-36h，优选20-26h，再提出沥水阴干24-36h，优选20-26h，以此为一个循环，在进行3～6个循环后完成水化工作烘干进入下一程序；
(4)废旧镁碳颗粒料浸渍处理工艺：将步骤(3)处理后的镁碳颗粒料放置在预先配制好的溶液中浸渍处理，浸渍时间6-12h；该溶液配制过程如下：采用一种羧酸类有机物与含锆类细粉，其中羧酸类有机物可以选用酒石酸，含锆类细粉可以选用氧化锆细粉；两种细粉采用行星式球磨机球磨预混，预混时间3-4h，两种细粉质量比例为2:1-3:1，通过球磨成粒径为400-500目混合细粉，将该细粉按照每100kg水添加5-8kg复合细粉搅拌混合而成；将水化处理后的再生镁碳料在该溶液中浸渍18-24h后取出烘干即得再生镁碳料颗粒。
步骤(3)废旧镁碳再生颗粒料水化工艺处理消除了再生料中的氮化铝、碳化铝等杂质，提高了再生镁铝碳砖的抗侵蚀性和使用寿命。
步骤(4)废旧镁碳颗粒料浸渍处理工艺进一步消除了假颗粒，提高颗粒强度。
优选的，所述再生镁碳料颗粒粒径分别为5-3mm、3-1mm、1-0mm，相应的质量百分比分别为10-15％，10-30％，8-20％。
优选的，所述镁砂颗粒及镁砂细粉MgO％≥95％，镁砂颗粒粒径为5-3mm、3-1mm、1-0mm；镁砂细粉粒径180-240目，相应的质量百分比分别为10％～20％、0～15％、5％～10％、10％～20％。
优选的，所述复合抗氧化剂为市售的金属镁硅合金粉与碳化硼细粉。
优选的，所述石墨为鳞片石墨C％≥94％，所述石墨的质量百分比为3％～5％。
本发明还涉及上述任一项所述再生镁碳砖的制备方法，包括：将再生镁碳料颗粒、镁砂颗粒、酚醛树脂、镁砂细粉、复合抗氧化剂、石墨混碾搅拌、压制、成型、热处理后得到再生镁碳砖，热处理温度为180-220℃，时间为20-26h。
本发明方法制备的再生镁碳砖成型及烘烤后未发现裂纹，成品指标满足要求。
本发明与现有镁碳砖技术相比较，还具有以下优点：
(1)本发明提出了一种合理有效的水化工艺，并在优化水化工艺基础上增加浸渍处理工艺，通过水化及浸渍处理工艺处理后，再生料加入量最高可提至65％，较原来提高了30％，利用率增加，大大降低生产成本；
(2)采用该种方案生产的再生镁碳砖强度指标较原来提高约25％-35％，性能优良，可远满足钢厂使用；
(3)采用该种方案生产的再生镁碳砖在钢厂使用，寿命较原来提升2-4炉；
(4)本发明生产工艺简单，控制方便，产品合格率高，制造成本低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。所描述的实施例及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1：
再生镁碳料颗粒经如下工艺获得：
(1)拣选合格的废旧镁碳砖砖坯，分类堆放，堆放区域洒水，在破碎前保持整砖在水浴状态；
(2)将砖坯破碎成8-0mm再生颗粒料，破碎过程中进行磁选除铁；
(3)将8-0mm再生颗粒料进行水化工艺处理：将颗粒浸泡在水中20-26h，再提出沥水阴干20-26h，以此为一个循环，在进行6个循环后完成水化工作烘干进入下一程序；
(4)废旧镁碳颗粒料浸渍处理工艺：将步骤(3)处理后的镁碳颗粒料放置在预先配制好的溶液中浸渍处理，浸渍时间6-12h；该溶液配制过程如下：采用一种酒石酸与氧化锆细粉球磨预混，两种细粉质量比例为2:1，通过球磨成粒径为400-500目混合细粉，将该细粉按照每100kg水添加8kg复合细粉搅拌混合而成；浸渍18h后取出烘干即得再生镁碳料颗粒。
再生镁碳砖经如下工艺获得：
(1)再生镁碳砖组成如下：将粒度5-3mm再生镁碳料质量百分比10％，粒度3-1mm再生镁碳料质量百分比10％，粒度1-0mm再生镁碳料质量百分比10％，粒度5-3mm镁砂颗粒质量百分比17％，粒度3-1mm镁砂颗粒质量百分比15％，粒度1-0mm镁砂颗粒质量百分比10％，粒度180目的镁砂细粉质量百分比17％，石墨(石墨为鳞片石墨C％≥94％)质量百分比8％，复合抗氧化剂为市售的金属镁硅合金粉与碳化硼细粉，比例为1:1，质量百分比3％，酚醛树脂质量百分比2.8％。
(2)再生镁碳砖制备工艺如下：先加入上述组成中的颗粒料、再加入树脂、石墨和粉料混合，采用高速搅拌机每碾1000kg混碾搅拌，在室温下混25～30min；将泥料困料24h后液压成型，在180～220℃的温度烘烤20h后得到再生镁碳砖。
实施例1制得的再生镁碳砖理化指标见表1；采用该再生镁碳砖在90t钢包渣线部位使用，渣线寿命可一次至56次，可满足钢厂需求。
实施例2：
再生镁碳料颗粒经如下工艺获得：
(1)拣选合格的废旧镁碳砖，分类堆放，堆放区域洒水，在破碎前保持整砖在水浴状态；
(2)将砖坯破碎成8-0mm再生颗粒料，破碎过程中进行磁选除铁；
(3)将8-0mm再生颗粒料进行水化工艺处理：将颗粒浸泡在水中20-26h，再提出沥水阴干20-26h，以此为一个循环，在进行6个循环后完成水化工作烘干进入下一程序；
(4)废旧镁碳颗粒料浸渍处理工艺：将步骤(3)处理后的镁碳颗粒料放置在预先配制好的溶液中浸渍处理，浸渍时间6-12h；该溶液配制过程如下：采用一种酒石酸与氧化锆细粉球磨预混，两种细粉质量比例为3:1，通过球磨成粒径为400-500目混合细粉，将该细粉按照每100kg水添加8kg复合细粉搅拌混合而成；浸渍后取出烘干即得再生镁碳料颗粒。
再生镁碳砖经如下工艺获得：
(1)再生镁碳砖组成如下：将粒度5-3mm再生镁碳料质量百分比10％，粒度3-1mm再生镁碳料质量百分比10％，粒度1-0mm再生镁碳料质量百分比8％，粒度5-3mm镁砂颗粒质量百分比19％，粒度3-1mm镁砂颗粒质量百分比15％，粒度1-0mm镁砂颗粒质量百分比10％，粒度180目的镁砂细粉质量百分比17％，石墨质量百分比8％，复合抗氧化剂为市售的金属镁硅合金粉与碳化硼细粉，比例为1:1，质量百分比3％，酚醛树脂质量百分比3.0％。
(2)再生镁碳砖制备工艺如下：先加入上述组成中的颗粒料、再加入树脂、石墨和粉料混合，采用高速搅拌机每碾1000kg混碾搅拌，在室温下混25～30min；将泥料困料24h后液压成型，在180～220℃的温度烘烤20h后得到再生镁碳砖。
实施例2制得的再生镁碳砖理化指标见表1；采用该再生镁碳砖在90t钢包渣线部位使用，渣线寿命可一次至55次，可满足钢厂需求。
实施例3：
再生镁碳料颗粒经如下工艺获得：
(1)拣选合格的废旧镁碳砖，分类堆放，堆放区域洒水，在破碎前保持整砖在水浴状态；
(2)将砖坯破碎成8-0mm再生颗粒料，破碎过程中进行磁选除铁；
(3)将8-0mm再生颗粒料进行水化工艺处理：将颗粒浸泡在水中20-26h，再提出沥水阴干20-26h，以此为一个循环，在进行6个循环后完成水化工作烘干进入下一程序；
(4)废旧镁碳颗粒料浸渍处理工艺：将步骤(3)处理后的镁碳颗粒料放置在预先配制好的溶液中浸渍处理，浸渍时间6-12h；该溶液配制过程如下：采用一种酒石酸与氧化锆细粉球磨预混，两种细粉质量比例为3:1，通过球磨成粒径为400-500目混合细粉，将该细粉按照每100kg水添加8kg复合细粉搅拌混合而成；浸渍后取出烘干即得再生镁碳料颗粒。
再生镁碳砖经如下工艺获得：
(1)再生镁碳砖组成如下：将粒度5-3mm再生镁碳料质量百分比15％，粒度3-1mm再生镁碳料质量百分比30％，粒度1-0mm再生镁碳料质量百分比20％，粒度5-3mm镁砂颗粒质量百分比10％，粒度1-0mm镁砂颗粒质量百分比5％，粒度180目的镁砂细粉质量百分比12％，石墨质量百分比3％，复合抗氧化剂为市售的金属镁硅合金粉与碳化硼细粉，比例为1:1，质量百分比5％，酚醛树脂质量百分比3.5％。
(2)再生镁碳砖制备工艺如下：先加入上述组成中的颗粒料、再加入树脂、石墨和粉料混合，采用高速搅拌机每碾1000kg混碾搅拌，在室温下混25～30min；将泥料困料24h后液压成型，在180～220℃的温度烘烤24h后得到再生镁碳砖。
实施例3制得的再生镁碳砖理化指标见表1；采用该再生镁碳砖在90t钢包渣线部位使用，渣线寿命可一次至48次，可满足钢厂需求。
实施例4：
再生镁碳料颗粒经如下工艺获得：
(1)拣选合格的废旧镁碳砖，分类堆放，堆放区域洒水，在破碎前保持整砖在水浴状态；
(2)将砖坯破碎成8-0mm再生颗粒料，破碎过程中进行磁选除铁；
(3)将8-0mm再生颗粒料进行水化工艺处理：将颗粒浸泡在水中20-26h，再提出沥水阴干20-26h，以此为一个循环，在进行6个循环后完成水化工作烘干进入下一程序；
(4)废旧镁碳颗粒料浸渍处理工艺：将步骤(3)处理后的镁碳颗粒料放置在预先配制好的溶液中浸渍处理，浸渍时间6-12h；该溶液配制过程如下：采用一种酒石酸与氧化锆细粉球磨预混，两种细粉质量比例为2.5:1，通过球磨成粒径为400-500目混合细粉，将该细粉按照每100kg水添加8kg复合细粉搅拌混合而成。浸渍后取出烘干即得再生镁碳料颗粒。
再生镁碳砖经如下工艺获得：
(1)再生镁碳砖组成如下：将粒度5-3mm再生镁碳料质量百分比15％，粒度3-1mm再生镁碳料质量百分比20％，粒度1-0mm再生镁碳料质量百分比15％，粒度5-3mm镁砂颗粒质量百分比10％，粒度3-1mm镁砂颗粒质量百分比10％，粒度1-0mm镁砂颗粒质量百分比5％，粒度180目的镁砂细粉质量百分比16％，石墨质量百分比5％，复合抗氧化剂为市售的金属镁硅合金粉与碳化硼细粉，比例为1:1，质量百分比4％，酚醛树脂质量百分比3.0％。
(2)再生镁碳砖制备工艺如下：先加入上述组成中的颗粒料、再加入树脂、石墨和粉料混合，采用高速搅拌机每碾1000kg混碾搅拌，在室温下混25～30min；将泥料困料24h后液压成型，在180～220℃的温度烘烤24h后得到再生镁碳砖。
实施例4制得的再生镁碳砖理化指标见表1；采用该再生镁碳砖在90t钢包渣线部位使用，渣线寿命可一次至53次，可满足钢厂需求。
实施例5：
再生镁碳料颗粒经如下工艺获得：
(1)拣选合格的废旧镁碳砖，分类堆放，堆放区域洒水，在破碎前保持整砖在水浴状态；
(2)将砖坯破碎成8-0mm再生颗粒料，破碎过程中进行磁选除铁；
(3)将8-0mm再生颗粒料进行水化工艺处理：将颗粒浸泡在水中20-26h，再提出沥水阴干20-26h，以此为一个循环，在进行6个循环后完成水化工作烘干进入下一程序；
(4)废旧镁碳颗粒料浸渍处理工艺：将步骤(3)处理后的镁碳颗粒料放置在预先配制好的溶液中浸渍处理，浸渍时间6-12h；该溶液配制过程如下：采用一种酒石酸与氧化锆细粉球磨预混，两种细粉质量比例为2.5:1，通过球磨成粒径为400-500目混合细粉，将该细粉按照每100kg水添加8kg复合细粉搅拌混合而成；浸渍后取出烘干即得再生镁碳料颗粒。
再生镁碳砖经如下工艺获得：
(1)再生镁碳砖组成如下：将粒度5-3mm再生镁碳料质量百分比15％，粒度3-1mm再生镁碳料质量百分比15％，粒度1-0mm再生镁碳料质量百分比10％，粒度5-3mm镁砂颗粒质量百分比10％，粒度3-1mm镁砂颗粒质量百分比15％，粒度1-0mm镁砂颗粒质量百分比10％，粒度180目的镁砂细粉质量百分比16.5％，石墨质量百分比5％，复合抗氧化剂为市售的金属镁硅合金粉与碳化硼细粉，比例为1:1，质量百分比3.5％，酚醛树脂质量百分比3.0％。
(2)再生镁碳砖制备工艺如下：先加入上述组成中的颗粒料、再加入树脂、石墨和粉料混合，采用高速搅拌机每碾1000kg混碾搅拌，在室温下混25～30min；将泥料困料24h后液压成型，在180～220℃的温度烘烤24h后得到再生镁碳砖。
实施例5制得的再生镁碳砖理化指标见表1；采用该再生镁碳砖在90t钢包渣线部位使用，渣线寿命可一次至55次，可满足钢厂需求。
对比例1：
与实施例1作比较，水化后没有再生料浸渍工艺，其余组分及工艺均相同。制得的再生镁碳砖理化指标见表1，采用该再生镁碳砖在90t钢包渣线部位使用，渣线寿命可一次至46次，与实施例1相比较，寿命少10次。
对比例2：
与实施例1作比较，不同为将酒石酸与氧化锆细粉比例调整为1:1，其余组分及工艺均相同。制得的再生镁碳砖理化指标见表1对比例2；采用该再生镁碳砖在90t钢包渣线部位使用，渣线寿命可一次至49次，与实施例1相比较，寿命少6次。
对比例3：
与实施例1作比较，唯一不同将酒石酸与氧化锆细粉比例调整为4:1，其余组分及工艺均相同。制得的再生镁碳砖理化指标见表1对比例3；采用该再生镁碳砖在90t钢包渣线部位使用，渣线寿命可一次至48次，与实施例1相比较，寿命少7次。
对比例4：
与实施例4作比较，无再生料浸渍工艺，其余组分及工艺均相同。制得的再生镁碳砖出现裂纹无法检测指标，且影响使用。
表1：再生镁碳砖与原镁碳砖的理化指标对比
Figure BDA0002222245580000071

Claims (6)

1.一种再生镁碳砖，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：30-65%再生镁碳料颗粒、15-45%镁砂颗粒、10-20%镁砂细粉、3-5%复合抗氧化剂、3-8%石墨，2.8-3.5%酚醛树脂作为结合剂；
所述再生镁碳料颗粒经如下工艺获得：
（1）拣选合格的废旧镁碳砖，分类堆放，堆放区域洒水，在破碎前保持整砖在水浴状态；
（2）将砖坯破碎成8-0mm再生颗粒料，破碎过程中进行磁选除铁；
（3）将8-0mm再生颗粒料进行水化工艺处理：将颗粒浸泡在水中24-36h，再提出沥水阴干24-36h，以此为一个循环，在进行3~6个循环后完成水化工作烘干进入下一程序；
（4）废旧镁碳颗粒料浸渍处理工艺：将步骤（3）处理后的镁碳颗粒料放置在预先配制好的溶液中浸渍处理，浸渍时间6-12h；该溶液配制过程如下：采用酒石酸与氧化锆细粉；两种细粉采用行星式球磨机球磨预混，预混时间3-4h，酒石酸细粉与氧化锆细粉质量比例为2:1-3:1，通过球磨成粒径为400-500目混合细粉，将该细粉按照每100kg水添加5-8kg复合细粉搅拌混合而成；将水化处理后的再生镁碳料在该溶液中浸渍后取出烘干即得再生镁碳料颗粒。
2.根据权利要求1所述的再生镁碳砖，其特征在于，所述再生镁碳料颗粒粒径分别为5-3mm、3-1mm、1-0mm，相应的质量百分比分别为10-15%，10-30%，8-20%。
3.根据权利要求1所述的再生镁碳砖，其特征在于，所述镁砂颗粒及镁砂细粉MgO%≥95%，镁砂颗粒粒径为5-3mm、3-1mm、1-0mm，镁砂细粉粒径180-240目，相应的质量百分比分别为10%~20%、0~15%、5%~10%、10%~20%。
4.根据权利要求1所述的再生镁碳砖，其特征在于，所述复合抗氧化剂为市售的金属镁硅合金粉与碳化硼细粉。
5.根据权利要求1所述的再生镁碳砖，其特征在于，所述石墨为鳞片石墨C%≥94%，所述石墨的质量百分比为3%~5%。
6.权利要求1-5任一项所述再生镁碳砖的制备方法，包括：将再生镁碳料颗粒、镁砂颗粒、酚醛树脂、镁砂细粉、复合抗氧化剂、石墨混碾搅拌、压制、成型、热处理后得到再生镁碳砖，热处理温度为180-220℃，时间为20-26h。
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