CN104030706B - 再生叶腊石碳化硅碳砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种再生叶腊石碳化硅碳砖以废弃的叶腊石碳化硅碳砖为主要原料，由于叶腊石碳化硅碳砖经过烧结，硬度高于原生叶腊石，进而有利于提高再生叶腊石碳化硅碳砖的强度；同时废弃的叶腊石碳化硅碳砖与石墨、添加剂和铝矾土粘结性良好，可以很好的排除泥料内部的空气，进而降低气孔率；此外，本发明以废弃的叶腊石碳化硅碳砖为主要原料，不仅降低了碳砖的成本，而且解决了废弃的叶腊石碳化硅碳砖对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及无机材料技术领域，尤其涉及再生叶腊石碳化硅碳砖及其制备方法。
背景技术
叶蜡石碳化硅碳砖的主要成分为叶蜡石30～60％、石墨5～15％、碳化硅5～15％和铝矾土5～15％，是一种重要的耐火材料，广泛用于钢铁生产中铁水运输设备铁水罐的内切砖，其用于铁水罐内砌砖具有以下优势：1)应用叶腊石质碳砖在盛接铁水时可缩小砖缝，很少出现渗铁现象；同时，由于在高温下，砖表面是以鳞石英为主要存在形式，即为光滑陶瓷面，因而增大了砖与渣界面的润湿角，使得界面处熔渣不易挂贴在包壁上，减少渣对包壁的侵蚀；2)铝矾土的硬度很高，且耐磨性和耐火度也高于叶蜡石，因而基质用铝矾土细粉，可以形成莫来石相，提高基质的耐火度和膨胀性；3)石墨对炉渣的不湿润性，使得碳砖在高温下不发生共熔，耐火度高，而且加入石墨可使砖的导热性、抗热震性显著提高；4)SiC是一种优良的耐火材料，具有耐高温、耐侵蚀、高强度、耐磨、膨胀系数小和高导热性的优点，加入数量较多的SiC细粉，可以加强基质的性能，同时还能防止石墨氧化。
但是，随着我国钢铁产能迅猛发展，消耗的耐火材料叶蜡石碳化硅碳砖也是越来越多，目前，叶蜡石碳化硅碳砖都是采用原生叶蜡石、石墨、碳化硅为主要原料生产，对原料有较强的依赖性，成本较高；且由于原生叶蜡石硬度较低，在配料混碾过程中，容易出现再粉碎现象，导致树脂对叶蜡石颗粒包裹不好，影响泥料的柔和性，压制后气孔率一般为10％左右，而且常温耐压强度偏低，只有35MPa左右。
因此，寻求一种叶蜡石碳化硅碳砖，不仅具有气孔率低、强度高的特性且生产成本低是目前叶蜡石碳化硅碳砖材料所需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种再生叶腊石碳化硅碳砖及其制备方法，本发明提供的再生叶腊石碳化硅碳砖具有低的气孔率和高的耐压能力，且生产成本低。
本发明提供了一种再生叶腊石碳化硅碳砖，以重量份数计，包括：
废弃的叶腊石碳化硅碳砖45～65份；
铝矾土25～45份；
石墨3～6份；
添加剂4～10份；
树脂粘合剂2～4份；
所述添加剂为碳化硅和工艺硅中的任意一种或两种。
优选的，所述废弃的叶腊石碳化硅碳砖为粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖，粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖中的任意一种或几种。
优选的，所述废弃的叶腊石碳化硅碳砖为粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖，粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物。
优选的，所述废弃的叶腊石碳化硅碳砖，以重量份数计，包括：
粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖5～20份；
粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖25～35份；
粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖5～15份。
优选的，所述添加剂为碳化硅和工艺硅的混合物或碳化硅。
优选的，所述树脂粘合剂为酚醛树脂。
本发明还提供了一种再生叶腊石碳化硅碳砖的制备方法，包括：
1)将45～65重量份废弃的叶腊石碳化硅碳砖、25～45重量份铝矾土、3～6重量份石墨、4～10重量份添加剂和2～4重量份树脂粘合剂混碾，得到混碾料；
所述添加剂为碳化硅和工艺硅中的一种或两种；
2)将得到的混碾料成型，得到再生叶腊石碳化硅碳砖初坯；
3)将再生叶腊石碳化硅碳砖初坯干燥，得到再生叶腊石碳化硅碳砖。
优选的，所述废弃的叶腊石碳化硅碳砖为粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖，粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖中的一种或几种。
优选的，所述步骤2)具体为：将得到的混碾料通过150～1000吨的摩擦压砖机打击6～15次，得到再生叶腊石碳化硅碳砖初坯。
优选的，所述步骤3)所述干燥烘烤为在自然干燥18～36小时，再在180～250℃烘烤18～36小时。
与现有技术相比，本发明提供的再生叶腊石碳化硅碳砖以废弃的叶腊石碳化硅碳砖为主要原料，由于废弃的叶腊石碳化硅碳砖经过烧结，硬度高于原生叶腊石，进而有利于提高再生叶腊石碳化硅碳砖的强度；同时废弃的叶腊石碳化硅碳砖与石墨、添加剂和铝矾土粘结性良好，可以很好的排除泥料内部的空气，进而降低气孔率，实验结果表明，本发明提供的原生叶蜡石碳砖强度50MPa，气孔率低至7.2％；此外，本发明以废弃的叶腊石碳化硅碳砖为主要原料，不仅降低了碳砖的成本，而且解决了废弃的叶腊石碳化硅碳砖对环境的污染。
具体实施方式
本发明提供了一种再生叶腊石碳化硅碳砖，以重量份数计，包括：
废弃的叶腊石碳化硅碳砖30～60份；
铝矾土25～45份；
石墨3～6份；
添加剂6～10份；
树脂粘合剂2～4份；
所述添加剂为碳化硅和工艺硅中的一种或两种。
具体的，所述废弃的叶腊石碳化硅碳砖优选为粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖，粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖中的任意一种或几种；更优选为粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物、粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物、粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物以及5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖、粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物；更优选为粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖、粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物；所述粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖、粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物中，以重量份数计，所述粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖优选为10～20份，所述粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖优选为25～35份，所述粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖粒径为5～15份；本发明所述的再生叶腊石碳化硅碳砖中，所述废弃的叶腊石碳化硅碳砖优选为50～60重量份。
本发明对所述废弃的叶腊石碳化硅碳砖没有特殊要求，本领域技术人员熟知的废弃的叶腊石碳化硅碳砖即可，优选为使用过的叶腊石碳化硅碳砖；本发明将废弃的叶腊石碳化硅碳砖作为再生叶腊石碳化硅碳砖的主要原料，由于废弃的叶腊石碳化硅碳砖中的石墨、叶腊石、碳化硅等组分完全粘接，与树脂粘合剂润湿良好，压制时，可以很好排除泥料内部的空气，降低气孔率，同时，碳砖内部空隙减少，使得树脂粘合剂填充充分，也使得再生后的碳砖强度提高，此外，由于叶腊石碳化硅碳砖在使用时经过高温碳化形成良好的碳网结构，所以废弃的碳砖由于含有碳网结构也能提高再生叶腊石碳化硅碳砖的强度。
本发明所述的再生叶腊石碳化硅碳砖中，以重量份数计，所述铝矾土优选为30～40重量份；所述石墨优选为4～5份。
本发明中，所述添加剂为碳化硅和工艺硅中的任意一种或两种，更优选为碳化硅和工艺硅的混合物或碳化硅；所述碳化硅与工艺硅的混合物中，以重量份数计，所述碳化硅优选为4～7份，更优选为5～6份，所述工艺硅优选为0.5～2份，更优选为0.8～1.2份；本发明所述的再生叶腊石碳化硅碳砖中，以重量份数计，所述添加剂优选为5～8份，更优选为6～7份。
所述树脂粘合剂优选为酚醛树脂，最优选为液态热固性酚醛树脂；本发明所述的再生叶腊石碳化硅碳砖中，以重量份数计，所述树脂粘合剂优选为2.5～3.5份，更优选为3份。
本发明提供了一种再生叶腊石碳化硅碳砖的制备方法，包括：
1)将45～65重量份废弃的叶腊石碳化硅碳砖、25～45重量份铝矾土、3～6重量份石墨、4～10重量份添加剂和2～4重量份树脂粘合剂混碾，得到混碾料；
所述添加剂为碳化硅和工艺硅中的一种或两种；
2)将得到的混碾料成型，得到再生叶腊石碳化硅碳砖初坯；
3)将再生叶腊石碳化硅碳砖初坯干燥，得到再生叶腊石碳化硅碳砖。
本发明将45～65重量份废弃的叶腊石碳化硅碳砖、25～45重量份铝矾土、3～6重量份石墨、4～10重量份添加剂和2～4重量份树脂粘合剂混碾，得到混碾料；其中，所述废弃的叶腊石碳化硅碳砖优选为粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖，粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖中的任意一种或几种；更优选为粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物、粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物、粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物以及5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖、粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物；更优选为粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖、粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物；所述粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖、粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物中，以重量份数计，所述粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖优选为10～20份，所述粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖优选为25～35份，所述粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖粒径为5～15份；本发明对所述废弃的叶腊石碳化硅碳砖没有特殊要求，本领域技术人员熟知的废弃的叶腊石碳化硅碳砖即可，优选为使用过的叶腊石碳化硅碳砖；所述添加剂为碳化硅和工艺硅中的任意一种或两种，更优选为碳化硅和工艺硅的混合物或碳化硅；所述碳化硅与工艺硅的混合物中，以重量份数计，所述碳化硅优选为4～7份，更优选为5～6份，所述工艺硅优选为0.5～2份，更优选为0.8～1.2份；所述树脂粘合剂优选为酚醛树脂，最优选为液态热固性酚醛树脂。
按照本发明，所述废弃的叶腊石碳化硅碳砖优选为50～60重量份；所述铝矾土优选为30～40重量份；所述石墨优选为4～5重量份；所述添加剂优选为5～8重量份，更优选为6～7重量份；所述树脂粘合剂优选为2.5～3.5重量份，更优选为3重量份。
具体的，本发明优选先将45～65重量份废弃的叶腊石碳化硅碳砖和2～4重量份树脂粘合剂加入碾机，混碾1.5～4分钟，然后再加入25～45重量份铝矾土、3～6重量份石墨和4～10重量份添加剂混碾，得到混碾料，所述混碾的时间优选为30～60分钟，更优选我40～50分钟；本发明对混碾的仪器没有特殊要求，优选为行星式轮碾机。
将得到的混碾料成型，具体的，本发明优选将得到的混碾料通过150～1000吨的摩擦压砖机打击6～15次，得到再生叶腊石碳化硅碳砖初坯；所述再生叶腊石碳化硅碳砖初坯的厚度优选为80～120mm；所述压砖机的成型压力优选为300～800吨，更优选为300～600吨，所述打击的次数优选为8～15次，更优选为10～13次；
按照本发明，将得到的再生叶腊石碳化硅碳砖初坯干燥烘烤，得到再生叶腊石碳化硅碳砖；所述干燥烘烤优选为先自然干燥18～36小时，再在200～250℃下烘烤18～36小时，所述自然干燥的时间更优选为20～30小时；所述烘烤的温度更优选为210～220℃；所述烘烤的时间更优选为20～30小时。
本发明提供的再生叶腊石碳化硅碳砖以废弃的叶腊石碳化硅碳砖为主要原料，由于废弃的叶腊石碳化硅碳砖经过烧结，硬度高于原生叶腊石，进而有利于提高再生叶腊石碳化硅碳砖的强度；同时废弃的叶腊石碳化硅碳砖与石墨、添加剂和铝矾土粘结性良好，可以很好的排除泥料内部的空气，进而降低气孔率，实验结果表明，本发明提供的原生叶蜡石碳砖强度50MPa，气孔率低至7.2％；此外，本发明以废弃的叶腊石碳化硅碳砖为主要原料，不仅降低了碳砖的成本，而且解决了废弃的叶腊石碳化硅碳砖对环境的污染。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的再生叶腊石碳化硅碳砖及其制备方法进行详细描述。
实施例1～4
将废弃的叶腊石碳化硅碳砖和树脂粘合剂混合，混碾2分钟，然后加入铝矾土、石墨、碳化硅、工业硅和液态热固性酚醛树脂混碾40分钟，得到混碾料；
将混碾料通过300吨的摩擦压砖机打击10次，得到再生叶腊石碳化硅碳砖初坯。
将再生叶腊石碳化硅碳砖初坯自然干燥1天，再在220℃下烘烤24小时，得到再生叶腊石碳化硅碳砖。
本实施例中各原料的加入量参见表1，表1为本发明实施例及对比例制备再生叶腊石碳化硅碳砖所需的原料的量；
将实施例制备得到的再生叶腊石碳化硅碳砖进行性能检测，结果参见表2，表2为本发明实施例及对比例提供的再生叶腊石碳化硅碳砖的性能测试结果。
对比例1～4
对比例1～4的制备方法与实施例1相同；原料加入量参见表1，表1为本发明实施例及对比例提供的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的组成；
将对比例制备得到的再生叶腊石碳化硅碳砖进行性能检测，结果参见表2，表2为本发明实施例及对比例提供的再生叶腊石碳化硅碳砖的性能测试结果。
对比例5
制备方法与实施例1相同，原料组成为叶腊石60重量份，铝矾土30重量份，石墨4重量份，碳化硅5重量份，工业硅1重量份，树脂粘合物3重量份。
表1为本发明实施例及对比例提供的再生叶腊石碳化硅碳砖的配比组成
表2本发明实施例及对比例提供的再生叶腊石碳化硅碳砖的性能测试结果
通过表2可以看出，本发明提供的再生叶腊石碳化硅碳砖的气孔率较高，且常温下的耐压强度也均高于40MPa。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种再生叶腊石碳化硅碳砖，以重量份数计，包括：
废弃的叶腊石碳化硅碳砖45～65份；
铝矾土25～45份；
石墨3～6份；
添加剂4～10份；
树脂粘合剂2～4份；
所述添加剂为碳化硅和工艺硅中的任意一种或两种；
所述废弃的叶腊石碳化硅碳砖为粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖，粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物；
粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖5～20份；
粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖25～35份；
粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖5～15份。
2.根据权利要求1所述的碳砖，其特征在于，所述添加剂为碳化硅和工艺硅的混合物或碳化硅。
3.根据权利要求1所述的碳砖，其特征在于，所述树脂粘合剂为酚醛树脂。
4.一种再生叶腊石碳化硅碳砖的制备方法，包括：
1)将45～65重量份废弃的叶腊石碳化硅碳砖、25～45重量份铝矾土、3～6重量份石墨、4～10重量份添加剂和2～4重量份树脂粘合剂混碾，得到混碾料；
所述添加剂为碳化硅和工艺硅中的一种或两种；
所述废弃的叶腊石碳化硅碳砖为粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖，粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖和粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖的混合物；
粒径为5～3mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖5～20份；
粒径为3～1mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖25～35份；
粒径为1～0mm的废弃的叶腊石碳化硅碳砖5～15份
2)将得到的混碾料成型，得到再生叶腊石碳化硅碳砖初坯；
3)将再生叶腊石碳化硅碳砖初坯干燥烘烤，得到再生叶腊石碳化硅碳砖。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：将得到的混碾料通过150～1000吨的摩擦压砖机打击6～15次，得到再生叶腊石碳化硅碳砖初坯。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤3)所述干燥烘烤为在自然干燥18～36小时，再在180～250℃烘烤18～36小时。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |