CN104844239A - 一种环保型镁碳砖及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保型镁碳砖及其生产方法，其组成成分及重量百分比如下：镁砂颗粒55～85％、镁砂细粉5～25％、碳质原料0.01～15％、沥青0.05～5％、抗氧化剂0.1～10％、有机结合剂2～6％；所述沥青的软化点为170～250℃，苯并芘的含量低于300ppm；按上述比例，将镁砂细粉、碳质原料、超高温沥青、抗氧化剂共磨，得到预制混合粉；再将镁砂颗粒、有机结合剂混合均匀，然后加入预制混合粉混合均匀，即可出料，成型。本发明将环保超高温沥青引入镁碳砖中，减少对工作人员健康影响和环境污染，改善耐火材料高温性能。

Description

一种环保型镁碳砖及其生产方法

技术领域

本发明涉及镁碳砖领域，具体公开一种环保型镁碳砖及其生产方法。

背景技术

镁碳砖是20世纪70年代兴起的新型耐火材料，它以镁砂高温烧结，具有耐火度高、抗热震性优良和抗侵蚀能力强等优良特性而被广泛用于钢铁企业，如转炉炼钢和电炉炼钢。

镁碳砖是以镁砂、碳素材料和抗氧化剂等为原料按生产工艺要求制得的不烧或轻烧制品。由于碳素材料的化学惰性，它很难与氧化镁直接复合，所以结合剂的质量直接影响了镁碳砖的质量。含碳耐火材料发展的关键阶段可以认为是寻找结合剂的阶段。结合剂的研究一直是含碳耐火材料的研究重点，目前含碳耐火材料的结合剂主要分为三种类型：(1)沥青类物质；(2)树脂类物质；(3)在沥青和树脂的基础上，经过改性得到的物质。

沥青类物质：沥青是一种热塑性材料，具有与石墨、氧化镁亲和力大，炭化后残碳率高，成本低的特点，过去曾大量使用；但是沥青中含有致癌的芳香烃，尤其是苯并芘含量高，由于环保意识的加强，现在沥青的使用量在减少。

树脂类物质：酚醛树脂是有苯酚和甲醛反应制得的，在常温下便能和耐火材料颗粒很好的混合，炭化后残碳率高，是当前生产镁碳砖的主要结合剂；但是酚醛树脂还存在着许多不足：

中温区域强度低：由于树脂结合的分解，降低了强度，因此，在处于该中温区域的部位使用时产生氧化，“面荒”等损伤；

氧化性差：酚醛树脂在固相中进行碳化，碳化产物通常是各向同性的玻璃状碳，经高温处理后难以石墨化，且碳化产物中留有大量的微细气孔结构，所以抗氧化能力一般较沥青碳化产物为差。

现有技术的问题是：沥青类物质结合剂的致癌物含量非常高，在烘烤过程中会释放有毒烟雾，造成人员身体损伤和环境污染；树脂类物质结合剂碳化后的组织为玻璃状结构，对耐火材料的抗热震性和抗氧化性都不理想。

发明内容

本发明的目的在于：为解决以上问题提供一种减少对人体健康影响和环境污染、改善高温材料耐火性能的环保型镁碳砖及其生产方法。

本发明所采用的技术方案是这样的：

一种环保型镁碳砖，其组成成分及重量百分比如下：镁砂颗粒55～85％、镁砂细粉5～25％、碳质原料0.01～15％、沥青0.05～5％、抗氧化剂0.1～10％、有机结合剂2～6％；所述沥青的软化点为170～250℃，苯并芘的含量低于300ppm。

进一步地，所述镁砂颗粒中MgO的质量百分比为94～99％、粒度0.088～5mm；

进一步地，所述镁砂细粉的MgO的质量百分比为94～99％、粒度小于0.088mm。

进一步地，所述碳质原料为石墨、炭黑、沥青粉、树脂粉中的一种或几种。

进一步地，所述抗氧化剂为Al粉、Si粉、Mg粉、B₄C粉、SiC粉、Al-Mg合金粉中的一种或几种混合物。

进一步地，所述有机结合剂为煤焦油沥青、固体粉状酚醛树脂、热固型液体酚醛树脂、热塑型液体酚醛树脂中的一种或几种混合物。

上述一种环保型镁碳砖的生产方法，

将镁砂细粉、碳质原料、沥青、抗氧化剂共磨，得到预制混合粉；再将镁砂颗粒、有机结合剂混合均匀，然后加入预制混合粉混合均匀，即可出料，成型。

进一步地，成型后的镁碳砖需在100～300℃条件下热处理。

综上所述，由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明将环保超高温沥青引入到镁碳砖中，部分替代有机结合剂并均匀分散在耐火材料中，一方面，有效解决了普通沥青结合剂烘烤时形成的有毒烟雾，减少了由此造成的工作人员身体损伤和环境污染；另一方面，有效解决了树脂类结合剂碳化后形成玻璃状结构，使结合剂碳化后能形成镶嵌结构，改善耐火材料高温性能。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

实施例1

一种环保型镁碳砖，其组成成分及重量百分比如下：镁砂颗粒60％、镁砂细粉20％、碳质原料10％、沥青2％、抗氧化剂5％、有机结合剂3％；所述沥青的软化点为200℃，苯并芘的含量低于300ppm，环保超高温，减少对人体和环境的危害。

所述镁砂颗粒中MgO的质量百分比为95％，镁砂颗粒中：粒度3～5mm的百分比为25％，粒度1～3mm的百分比为20％，粒度0.088～1mm的百分比为15％；

所述镁砂细粉的MgO的质量百分比为95％、粒度0～0.088mm。

所述碳质原料为石墨、炭黑、沥青粉、树脂粉的混合物。

所述抗氧化剂为Al粉、Si粉、Mg粉、B₄C粉的混合物。

所述有机结合剂为煤焦油沥青、固体粉状酚醛树脂、热塑型液体酚醛树脂的混合物。

实施例2

一种环保型镁碳砖，其组成成分及重量百分比如下：镁砂颗粒72％、镁砂细粉9％、碳质原料13％、沥青2％、抗氧化剂2％、有机结合剂2％；所述沥青的软化点为200℃，苯并芘的含量低于300ppm，环保超高温，减少对人体和环境的危害。

所述镁砂颗粒中MgO的质量百分比为95％，镁砂颗粒中：粒度3～5mm的百分比为25％，粒度1～3mm的百分比为25％，粒度0.088～1mm的百分比为22％；

所述镁砂细粉的MgO的质量百分比为95％、粒度0～0.088mm。

所述碳质原料为炭黑、沥青粉、树脂粉的混合物。

所述抗氧化剂为Si粉、Mg粉、SiC粉、Al-Mg合金粉的混合物。

所述有机结合剂为热塑型液体酚醛树脂。

实施例3

一种环保型镁碳砖，其组成成分及重量百分比如下：镁砂颗粒70％、镁砂细粉15％、碳质原料5％、沥青4％、抗氧化剂3％、有机结合剂3％；所述沥青的软化点为220℃，苯并芘的含量低于300ppm，环保超高温，减少对人体和环境的危害。

所述镁砂颗粒中MgO的质量百分比为95％，镁砂颗粒中：粒度3～5mm的百分比为25％，粒度1～3mm的百分比为20％，粒度0.088～1mm的百分比为25％；

所述镁砂细粉的MgO的质量百分比为95％、粒度0～0.088mm。

所述碳质原料为沥青粉、树脂粉的混合物。

所述抗氧化剂为Si粉、Mg粉、Al-Mg合金粉的混合物。

所述有机结合剂为煤焦油沥青、热塑型液体酚醛树脂的混合物。镁碳砖的组成成分及百分比含量不同，但其生产方法相同，如下：

一种环保型镁碳砖的生产方法，

按上述比例，将镁砂细粉、碳质原料、沥青、抗氧化剂共磨，得到预制混合粉；再将镁砂颗粒、有机结合剂混合均匀，然后加入预制混合粉混合均匀，即可出料，成型。成型后的镁碳砖需在100～300℃条件下热处理。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种环保型镁碳砖，其特征在于：其组成成分及重量百分比如下：镁砂颗粒55～85％、镁砂细粉5～25％、碳质原料0.01～15％、沥青0.05～5％、抗氧化剂0.1～10％、有机结合剂2～6％；所述沥青的软化点为170～250℃，苯并芘的含量低于300ppm。

2.根据权利要求1所述的一种环保型镁碳砖，其特征在于：所述镁砂颗粒中MgO的质量百分比为94～99％、粒度0.088～5mm。

3.根据权利要求1所述的一种环保型镁碳砖，其特征在于：所述镁砂细粉的MgO的质量百分比为94～99％、粒度小于0.088mm。

4.根据权利要求1所述的一种环保型镁碳砖，其特征在于：所述碳质原料为石墨、炭黑、沥青粉、树脂粉中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的一种环保型镁碳砖，其特征在于：所述抗氧化剂为Al粉、Si粉、Mg粉、B₄C粉、SiC粉、Al-Mg合金粉中的一种或几种混合物。

6.根据权利要求1所述的一种环保型镁碳砖，其特征在于：所述有机结合剂为煤焦油沥青、固体粉状酚醛树脂、热固型液体酚醛树脂、热塑型液体酚醛树脂中的一种或几种混合物。

7.一种如权利要求1所述的环保型镁碳砖的生产方法，其特征在于：

将镁砂细粉、碳质原料、沥青、抗氧化剂共磨，得到预制混合粉；再将镁砂颗粒、有机结合剂混合均匀，然后加入预制混合粉混合均匀，即可出料，成型。

8.根据权利要求7所述的一种环保型镁碳砖的生产方法，其特征在于：成型后的镁碳砖需在100～300℃条件下热处理。