CN102320849B - 一种无机结合镁碳砖 - Google Patents
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Abstract
一种无机结合镁碳砖，具体地说是环保型镁碳砖，属于耐火材料制备技术领域。本发明以镁砂和碳素为主要成分，外加2.2-4份石灰浆和0.1-0.5份硅灰制成，还可添加抗氧化剂0-5份，将镁砂、碳素、石灰浆和硅灰和抗氧化剂混合后，放入模具中，用高吨位压机压制成型；成型后的砖坯放入窑道中烘烤，从窑道中取出后即为成品无机结合镁碳砖。相比原有技术，本发明生产的镁碳砖节约了能源和人力，减少了污染物的排放，其在生产使用过程中所使用的无机结合剂不会挥发出有毒气体。
Description
技术领域
本发明一种无机结合镁碳砖，具体地说是环保型镁碳砖，属于耐火材料制备技术领域。
背景技术
氧化镁的熔点是2800℃，具有很强的耐高温能力，但其抗热震性、抗渣渗透性差。以石墨为代表的碳素材料也具有很强的耐高温能力，并且其热膨胀系数低，抗热震性十分优异，在高温下与钢水、钢渣不易浸润，将二者按一定的比例复合，通过结合剂结合，组成一种综合性能好的耐火材料—镁碳砖。镁碳砖主要用于炼钢耐火材料，例如转炉、炼钢电炉、钢包等。由于镁碳砖的推广使用，提高了炼钢炉衬的寿命和安全性，降低了炼钢过程中的耐火材料损耗，促进了钢铁工业产能的提高。
结合剂是镁碳砖的关键成分，现今的镁碳砖通常采用有机结合剂结合，有机结合剂主要是酚醛树脂结合剂和沥青结合剂。这两种结合剂中都含有有毒有害的物质，无论是在结合剂还是镁碳砖的生产使用过程中都不可避免的污染环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无机结合的镁碳砖，该镁碳砖使用无机结合剂结合，可以避免有机结合剂产生的环境污染。
按照本发明提供的技术方案，无机结合镁碳砖的制备方法，配方比例按重量份数计，步骤如下：
（1）石灰浆的制备：取2-4份水和1份生石灰或消石灰加入容器中，混合后静置超过48h，上层透明溶液为石灰水，下层乳浊液为石灰浆；
（2）混炼：混炼机中加入80-99份镁砂、1-20份碳素、2.2-4份石灰浆、硅灰0.1-0.5份在混合机中混合均匀得到混合泥料；
（3）加压成型：把混合泥料放入压机模具中，150-250MPa加压成型成砖坯；
（4）烘烤：将成型后的砖坯放入窑道中烘烤，通入还原性气体N2或CO，烘烤温度为190-250℃，即得产品无机结合镁碳砖。
步骤（2）中在混炼机里再加入大于0小于5份的抗氧化剂；
所述抗氧化剂为：铝粉、硅粉、碳化硅、碳化硼、氮化硅或塞隆中的一种或几种。
所述石灰浆中石灰的比例是25%-50%。
所述碳素为石墨、碳黑和沥青粉中的一种或几种。
所述无机结合剂为石灰浆和硅灰的组合。石灰浆是生石灰或消石灰在水中形成的悬浊液。硅灰是铁合金在冶炼硅铁和工业硅（金属硅）时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成，它是大工业冶炼中的副产物。
镁砂的作用是保持镁碳砖的耐高温性、抗渣侵蚀性。
碳素的作用是保持无机结合镁碳砖的高温强度、抗热震性、抗渣渗透性。
硅灰在高温蒸汽条件下水化，生成硅胶起到结合作用。硅灰还可以抑制镁碳砖中镁砂的水化。
生石灰熟化后形成的石灰浆，是球状细颗粒高度分散的胶体，表面附有比较厚的水膜，降低了颗粒之间的摩擦力，具有良好的塑性。氢氧化钙和硅灰在高温环境下，产生类似于硅酸钙水泥的结合力。现在多数窑道的都是通过燃烧含碳燃料来加热。其中的烟道气中含有二氧化碳。二氧化碳和氢氧化钙会反应生成碳酸钙。碳酸钙具有较高的强度，可以提高镁碳砖的常温强度。
氢氧化钙在高温分解后生产氧化钙，提高镁碳砖基质部分的氧化钙比例，可以提高镁碳砖的抗渣渗透性和抗热震性，也有利于减少钢材中的夹杂物。
还可以加入部分抗氧化剂来阻挡碳素和非氧化物被氧化。抗氧化剂可以与氧气反应，堵塞气孔，使镁碳砖的基质致密，保护碳素不被氧化。铝粉、硅粉等抗氧化剂在烘烤过程中也会部分水化产生结合作用。氧化钙和含硼抗氧化剂的在高温下会生成硼酸钙液体覆盖在镁碳砖表面，阻隔碳素和氧气，提高抗氧化效果。
本发明的有益效果：相比原有技术，本发明生产的镁碳砖节约了能源和人力，减少了污染物的排放，其在生产使用过程中所使用的无机结合剂不会挥发出有毒气体。
具体实施方式
下述实施例配方比例按重量份计：
实施例1
（1）石灰浆的制备：取3份水和1份生石灰或消石灰加入容器中，混合后静置超过48h，上部透明溶液为石灰水，下部的乳浊液为石灰浆；
（2）混炼：取80份镁砂，分成镁砂颗粒和镁砂细粉；混炼机中加入镁砂颗粒、4份石灰浆、0.5份硅灰，混炼3min，再加入19份石墨混炼5min，最后加入镁砂细粉、1份中间相沥青粉和0.5份碳化硼混合均匀得到混合泥料；
（3）加压成型：把混合泥料放入压机模具中，250MPa加压成型成砖坯；
（4）烘烤：将成型后的砖坯放入窑道中烘烤，通入还原性气体，最高烘烤温度为250℃，即得产品无机结合镁碳砖。
所得产品耐压强度≥30MPa。
实施例2
（1）石灰浆的制备：取3份水和1份生石灰或消石灰加入容器中，混合后静置超过48h，上部透明溶液为石灰水，下部的乳浊液为石灰浆；
（2）混炼：取94份镁砂，粒度为6~0mm；高速混炼机中加入94份镁砂、5份石墨、1份N220炭黑、3份石灰浆、0.3份硅灰，混炼10min，得到混合泥料；
（3）加压成型：把混合泥料放入压机模具中，200MPa加压成型成砖坯；
（4）烘烤：将加压成型后的砖坯放入窑道中烘烤，通入还原性气体，最高烘烤温度为190℃，即得产品无机结合镁碳砖。
所得产品耐压强度≥35MPa。
实施例3
（1）石灰浆的制备：取3份水和1份生石灰或消石灰加入容器中，混合后静置超过48h，上部透明溶液为石灰水，下部的乳浊液为石灰浆；
（2）混炼：取99份镁砂，分成镁砂颗粒和镁砂细粉；混炼机中加入镁砂颗粒、2.2份石灰浆、0.1份硅灰，混炼2min，再加入镁砂细粉、0.5份N220炭黑、0.5份中间相沥青粉、5份碳化硅粉混合20min得到混合泥料；
（3）加压成型：把混合泥料放入压机模具中，150MPa加压成型成砖坯；
（4）烘烤：将加压成型后的砖坯放入窑道中烘烤，通入还原性气体，烘烤温度为250℃，即得产品无机结合镁碳砖。
Claims (4)
1.无机结合镁碳砖的制备方法，其特征是：配方比例按重量份数计，步骤如下：
（1）石灰浆的制备：取2-4份水和1份生石灰或消石灰加入容器中，混合后静置超过48h，上层透明溶液为石灰水，下层乳浊液为石灰浆；
（2）混炼：混炼机中加入80-99份镁砂、1-20份碳素、2.2-4份石灰浆、硅灰0.1-0.5份在混合机中混合均匀得到混合泥料；
（3）加压成型：把混合泥料放入压机模具中，150-250MPa加压成型得到砖坯；
（4）烘烤：将加压成型后砖坯放入窑道中烘烤，通入还原性气体CO，烘烤温度为190-250℃，即得产品无机结合镁碳砖。
2.根据权利要求1所述无机结合镁碳砖的制备方法，其特征是：步骤（2）中在混炼机里再加入大于0小于5份的抗氧化剂；
所述抗氧化剂为：铝粉、硅粉、碳化硅、碳化硼、氮化硅或塞隆中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述无机结合镁碳砖的制备方法，其特征是：所述石灰浆中石灰的比例是25%-50%。
4.根据权利要求1所述无机结合镁碳砖的制备方法，其特征是：所述碳素为石墨、碳黑和沥青粉中的一种或几种。
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