TW201604166A - 鎂碳磚之組合物及鎂碳磚之製造方法 - Google Patents

Abstract

一種鎂碳磚之組合物及鎂碳磚之製造方法。鎂碳磚之組合物包含主成分、抗氧化劑以及結合劑。主成分包含氧化鎂以及石墨，其中石墨之平均粒徑係1微米至10微米。抗氧化劑包含鋁及碳化硼粉末。結合劑包含酚醛樹酯。當主成分之重量百分比為100%時，氧化鎂之重量百分比為97%至99%，石墨之重量百分比為1%至3%，鋁之重量與主成分之重量之比值從1%至4%，碳化硼之重量與主成分之重量之比值從0.1%至0.5%，以及酚醛樹酯之重量與主成分之重量之比值從2%至4%。

Description

鎂碳磚之組合物及鎂碳磚之製造方法

本發明是有關於一種鎂碳磚之組合物及鎂碳磚之製造方法，且特別是有關於一種低碳鎂碳磚之組合物及低碳鎂碳磚之製造方法。

處理固雜料所使用的電熔爐，通常是使用碳含量之重量百分比為10%至15%之高碳鎂碳磚做為電熔爐的爐襯。固雜料包含電爐集塵灰、轉爐集塵灰、燒結尾氣集塵灰、轉爐礦泥、高爐礦泥或熱軋礦泥等鋼廠所排出的含有氧化鐵之廢料。然而，氧化鐵會與高碳鎂碳磚的碳反應，導致高碳鎂碳磚崩解，進而減少電熔爐的使用壽命。

有鑑於此，亟需提出一種鎂碳磚之組合物及鎂碳磚之製造方法，以解決使用高碳鎂碳磚做為處理固雜料的電熔爐的爐襯時，電熔爐的使用壽命短的問題。

因此，本發明之一目的在於提供一種鎂碳磚之組合物，可減少或避免氧化鐵與鎂碳磚之組合物所含之碳反應而導致鎂碳磚崩解的問題。

本發明之另一目的在於提供一種鎂碳磚之製造方 法，其具有容易製造之優點。

根據本發明之上述目的，提出一種鎂碳磚之組合物，其包含主成分、抗氧化劑以及結合劑。主成分包含氧化鎂以及石墨，其中石墨之平均粒徑係1微米至10微米。抗氧化劑包含鋁及碳化硼(B₄C)粉末。結合劑包含酚醛樹酯。當主成分之重量百分比為100%時，氧化鎂之重量百分比為97%至99%，石墨之重量百分比為1%至3%，鋁之重量與主成分之重量之比值從1%至4%，碳化硼之重量與主成分之重量之比值從0.1%至0.5%，以及酚醛樹酯之重量與主成分之重量之比值從2%至4%。

依據本發明一實施例，上述主成分之原料包含純度為98%之鎂砂。

依據本發明一實施例，上述主成分之原料包含純度為98%之石墨。

依據本發明一實施例，上述抗氧化劑之原料包含純度為99%之鋁粉及碳化硼粉末。

依據本發明一實施例，當主成分之重量百分比為100%時，上述氧化鎂之重量百分比為98%，石墨之重量百分比為2%，及酚醛樹酯之重量與主成分之重量之比值為3%。

根據本發明之另一目的，提出一種鎂碳磚之製造方法。在一實施例之鎂碳磚之製造方法中，包含下列步驟。提供上述鎂碳磚之組合物。對鎂碳磚之組合物進行混合步驟。對混合後之鎂碳磚之組合物進行成型步驟，以形成鎂 碳磚胚料。對鎂碳磚胚料進行烘乾步驟，以形成鎂碳磚，其中烘乾步驟之溫度係200℃至400℃。

在本發明中，由於鎂碳磚之組合物具有較低的碳含量，所以可改善當氧化鐵與鎂碳磚之組合物所含之碳反應而導致鎂碳磚崩解的問題，進而可延長電熔爐的使用壽命。另外，本發明實施例之鎂碳磚之製造方法中，在提供本發明之鎂碳磚之組合物後，再進行混合步驟、成型步驟以及烘乾步驟，即可形成鎂碳磚，故具有容易製造之優點。

100‧‧‧方法

110、120、130、140‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示依照本發明一實施例之一種鎂碳磚之製造方法的流程圖。

以下配合本發明之實施例詳細說明本發明之技術內容、構造特徵、所達成目的及功效。

在本發明之一實施方式中，鎂碳磚之組合物包含主成分、抗氧化劑以及結合劑。主成分包含氧化鎂以及石墨。在一例子中，主成分之原料包含純度為98%之鎂砂，藉以提供主成分所包含之氧化鎂成分。此外，主成分之原料可包含純度為98%之石墨，藉以提供主成分所包含之碳成分。在一例子中，石墨之平均粒徑係1微米至10微米。一方面，當石墨之平均粒徑大於10微米時，不僅石墨不易均勻分散於鎂碳磚之組合物中，而產生鎂碳磚之組合物之性 質不穩定之問題之外，並且若是為了達到均勻分散之目的，則容易使碳含量上升，而無法改善氧化鐵與碳反應的問題，進而易導致鎂碳磚的組合物崩解。另一方面，當石墨之平均粒徑小於1微米時，雖有助於降低石墨的含量，但是這樣的石墨不易製造，會使得鎂碳磚之組合物的製造成本上升。簡言之，平均粒徑係1微米至10微米的石墨兼顧了鎂碳磚之組合物之穩定性與製造成本，並且也減少當氧化鐵與鎂碳磚之組合物所含之碳反應而導致之鎂碳磚崩解的問題。

抗氧化劑包含鋁及碳化硼。在一例子中，抗氧化劑之原料包含純度為99%之鋁粉及碳化硼粉末，藉以提供抗氧化劑之鋁成分。結合劑包含酚醛樹酯。

在一例子中，當主成分之重量百分比為100%時，氧化鎂之重量百分比為97%至99%，石墨之重量百分比為1%至3%，鋁之重量與主成分之重量之比值從1%至4%，碳化硼之重量與主成分之重量之比值從0.1%至0.5%，以及酚醛樹酯之重量與主成分之重量之比值從2%至4%。換言之，做為抗氧化劑的鋁與碳化硼，以及做為結合劑的酚醛樹酯的重量皆是以外加的方式加入做為主成分的氧化鎂及石墨之中。在一示範例子中，當主成分之重量百分比為100%時，氧化鎂之重量百分比為98%，石墨之重量百分比為2%，及酚醛樹酯之重量與主成分之重量之比值為3%。

請參照第1圖，第1圖係繪示依照本發明一實施例之一種鎂碳磚之製造方法100的流程圖。在一例子中，鎂 碳磚可做為處理固雜料的電熔爐的爐襯。在方法100中，步驟110係提供前述鎂碳磚之組合物。有關於此鎂碳磚之組合物的成分已在前述段落中詳細描述，故於此不再贅述。之後，對鎂碳磚之組合物進行混合步驟120，以使鎂碳磚之組合物的主成分、抗氧化劑以及結合劑混合均勻。在一例子中，可利用市售之混拌機進行混合步驟120。

在進行混合步驟120後，對混合後之鎂碳磚之組合物進行成型步驟130，以形成鎂碳磚胚料。在一例子中，成型步驟130可透過市售之成型機來壓製成預定形狀的鎂碳磚胚料。之後，對鎂碳磚胚料進行烘乾步驟140，以形成鎂碳磚。在一例子中，烘乾步驟140之溫度係200℃至400℃。

以下列一實施例及一比較例，來證明利用本發明實施例之鎂碳磚之製造方法所製得之鎂碳磚不僅具有較低的石墨含量，並且具有較高的耐蝕性。

在實施例中，首先提供包含氧化鎂以及石墨之主成分，主成分中具有98wt%之鎂砂(純度為98%之氧化鎂成分)，2wt%之石墨(純度為98%之石墨)。其中，石墨之平均粒徑為10微米。之後，再以外加之方式將鋁(純度99%之鋁)、碳化硼以及酚醛樹酯加入主成分之中，例如當主成分具有100重量份時，鋁具有1重量份至4重量份、碳化硼具有0.1重量份至0.5重量份且酚醛樹酯具有3重量份，藉以形成實施例之鎂碳磚之組合物。之後，將上述鎂碳磚之組合物進行混合步驟、成型步驟以及烘乾步驟，以形成實施例之鎂碳磚。

比較例之製備方法係類似於實施例，惟比較例與實施例之不同處在於鎂碳磚之組合物之成分不同。其中，比較例之鎂碳磚之組合物具有氧化鎂以及石墨之主成分，主成分中具有85wt%至90wt%之鎂砂(純度為98%之氧化鎂成分)，10wt%至15wt%之石墨(純度為95%之石墨)。其中，石墨之平均粒徑為0.177毫米。之後，再以外加之方式將鋁(純度99%之鋁)、矽(純度99%之矽)以及酚醛樹酯加入主成分之中，例如當主成分具有100重量份時，鋁具有3重量份、矽具有1重量份且酚醛樹酯具有3重量份，藉以形成比較例之鎂碳磚之組合物。

對實施例與比較例之鎂碳磚進行侵蝕指數以及侵蝕速率之測試。經過實驗證實，若是將實施例與比較例之鎂碳磚置放於相同之具有氧化鐵之侵蝕環境中，並將比較例之鎂碳磚的侵蝕指數做為100，實施例之鎂碳磚的侵蝕指數則為0，亦即實施例之鎂碳磚所受之侵蝕明顯低於比較例之鎂碳磚。其中，若是觀察實施例及比較例之鎂碳磚的表面，實施例與比較例之鎂碳磚的表面分別會產生3毫米之氧化層與6.5毫米之氧化層，此氧化層係由於氧化鐵與鎂碳磚表面所含之石墨反應後，剩下之鎂碳磚成分所形成。若是氧化層之厚度越大，則鎂碳磚之結構越不穩固，容易產生崩解之狀況。由此可見，實施例之鎂碳磚不僅具有低含量之石墨之外，還可降低或避免氧化鐵與實施例之鎂碳磚所含之碳反應，故可增加鎂碳磚之耐蝕性以及使用壽命。事實上，將實施例與比較例之鎂碳磚實際運用於處理固雜 料之電熔爐時，實施例之鎂碳磚每天侵蝕速率約為3.93毫米，比較例之鎂碳磚每天侵蝕速率約為4.55毫米。換言之，不論是實驗或是實際上運用，本發明實施例所製得之鎂碳磚確實可具有前述增加鎂碳磚之耐蝕性以及使用壽命之效果。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，在本發明所屬技術領域中任何具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧方法

110、120、130、140‧‧‧步驟

Claims (6)

1. 一種鎂碳磚之組合物，包含：一主成分，包含氧化鎂以及石墨，其中該石墨之平均粒徑係1微米至10微米；一抗氧化劑，包含鋁及碳化硼粉末；以及一結合劑，包含酚醛樹酯，其中，當該主成分之重量百分比為100%時，該氧化鎂之重量百分比為97%至99%，該石墨之重量百分比為1%至3%，該鋁之重量與該主成分之重量之比值從1%至4%，該碳化硼之重量與該主成分之重量之比值從0.1%至0.5%，以及該酚醛樹酯之重量與該主成分之重量之比值從2%至4%。
2. 如請求項1所述之鎂碳磚之組合物，其中該主成分之原料包含純度為98%之鎂砂。
3. 如請求項1所述之鎂碳磚之組合物，其中該主成分之原料包含純度為98%之石墨。
4. 如請求項1所述之鎂碳磚之組合物，其中該抗氧化劑之原料包含純度為99%之鋁粉及碳化硼(B₄C)粉末。
5. 如請求項1所述之鎂碳磚之組合物，其中當該主成分之重量百分比為100%時，該氧化鎂之重量百分比為98%，該石墨之重量百分比為2%，及該酚醛樹酯之重量與 該主成分之重量之比值為3%。
6. 一種鎂碳磚之製造方法，包含：提供如請求項1至5任一項所述之鎂碳磚之組合物；對該鎂碳磚之組合物進行一混合步驟；對混合後之該鎂碳磚之組合物進行一成型步驟，以形成一鎂碳磚胚料；以及對該鎂碳磚胚料進行一烘乾步驟，以形成該鎂碳磚，其中該烘乾步驟之溫度係200℃至400℃。