CN113912404A - 一种节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法。所述节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法包括以下步骤：S1、原料配比：(1).准备70％‑85％的废弃铝镁碳砖颗粒为骨料，5％‑10％的高纯镁砂，4％‑50％的特级矾土熟料，10％‑20％的镁铝尖晶石，15％‑20％的石墨，5％‑7％的结合剂和5％‑10％的添加剂；S2、混料处理：(1).先将废弃铝镁碳砖颗粒和高纯镁砂预热至40℃左右；(2).再将结合剂预热至30‑40℃，增加其流动性。本发明提供的节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法节省资源，降低耐火材料和炼钢的成本，还可以达到保护环境及提高铝镁碳砖高温抗折强度的优点。

Description

一种节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法。

背景技术

铝镁碳砖系以Al₂O₃，MgO和C为主要成分的含碳耐火材料。它有较好的抗渣侵蚀性和抗热震性，有微量的重烧膨胀，相关技术中，公开了一种铝镁碳砖的制备方法，步骤为：选取颗粒度为3-6mm的高铝矾土，颗粒度为0.5-6mm的电熔镁砂混合放入混砂机，搅拌2-3分钟；加入适量的结合剂，充分搅拌混合3-5分钟；然后再加入石墨，充分搅拌混合7-10分钟；再加入添加剂，充分搅拌混合3分钟后加入电熔镁砂细粉混合15分钟后出料；在压力机上压机成型后，在温度为20℃-210℃进行24小时以上烘烤。效果是：生产出的铝镁碳砖在钢铁企业的炉外精炼钢包和不锈钢浇注钢包使用，使用寿命在30次左右和800次左右，完全能够满足炼钢需要的钢包使用寿命，而且成本低廉，可以大量生产，容易推广。

但是，上述结构中还存在不足之处，通过上述方法虽然可以来制备铝镁碳砖，但是还是存在不足之处，因为在制备铝镁碳砖时，会有报废的铝镁碳砖产生，而大部分废弃的铝镁碳砖的处理模式就是铺路、掩埋或降级使用，而这种处理模式不仅增加了生产成本，也造成了可用资源的极大浪费及环境污染。

因此，有必要提供一种新的节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种节省资源，降低耐火材料和炼钢的成本，还可以达到保护环境及提高铝镁碳砖高温抗折强度的节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法包括以下步骤：

S1、原料配比：

(1).准备70％-85％的废弃铝镁碳砖颗粒为骨料，5％-10％的高纯镁砂，4％-50％的特级矾土熟料，10％-20％的镁铝尖晶石，15％-20％的石墨，5％-7％的结合剂和5％-10％的添加剂；

S2、混料处理：

(1).先将废弃铝镁碳砖颗粒和高纯镁砂预热至40℃左右；

(2).再将结合剂预热至30-40℃，增加其流动性；

(3).将上述中的废弃铝镁碳砖颗粒、高纯镁砂、特级矾土熟料、石墨、结合剂和添加剂加入行星式混合机内进行混料，从而制成混合粉，而混料时间为7-10min，然后再与镁铝尖晶石和结合剂混合，时间为10-15min，从而得到泥料；

S3、成型：

(1).将S2中得到的泥料产物放置到模具中，通过选择合适的压砖机压力成型；

(2).将上述压力成型的物件放置到温度为150-200℃的环境下，进行24h烘烤后，得到铝镁碳砖。

作为本发明的进一步方案，所述石墨为鳞片状石墨，所述鳞片状石墨粒度为0.154～0.200mm，所述结合剂为热固性酚醛树脂，所述添加剂如Si、Al、Mg、Zr、SiC、BC和BN等其中的一种。

作为本发明的进一步方案，所述高纯镁砂的粒度为0.02-0.05mm，密度为3.50-3.65g/cm3。

作为本发明的进一步方案，所述上述S1中的废弃铝镁碳砖颗粒是由报废铝镁碳砖中提炼加工而成，而加工步骤如下：

S1:、材料：

(1).准备废弃的铝镁碳砖；

(2).将废弃的铝镁碳砖分别通过混料机及轮碾机进行球磨和碾磨处理；

(3).对处理后的颗粒进行筛分，通过分级处理确定粒度分布和时间的关系，分别对筛上料和筛下料称重,检测各粒度料的显气孔率和体积密度，确定最佳的处理时间；

(4).采用颗粒料直接水化的方法来去除废弃铝镁碳砖中的有害成分Al4C3，具体方案如下:

a、将用后直接破碎的5-1mm的铝镁碳颗粒和镁砂颗粒直接浸泡在水中，浸泡时间分别为12h、24h、36h和48h,浸泡完成后在干燥箱中进行烘干和称量。

与相关技术相比较，本发明提供的节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法具有如下有益效果：

本发明通过采用经过处理后的废弃铝镁碳砖颗粒为主料，不仅可以提高铝镁碳砖的抗侵蚀性，还可以达到节省资源，降低耐火材料和炼钢的成本，还可以达到保护环境的优点，并且通过采用鳞片状石墨来代替普通石墨，是因为鳞片状石墨比普通石墨粉在抗氧化性上效果要好，特殊的鳞片结构密闭性更好，能更好地隔绝空气，形成还原气氛，增强自身的抗氧化性，保护镁碳砖免于氧化，并且高纯的镁砂颗粒中方镁石晶粒发育更完善，高温下的体积稳定性更好，从宏观上体现出高的机械强度，有利于提高铝镁碳砖高温抗折强度的优点。

具体实施方式

节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法包括以下步骤：

S1、原料配比：

(1).准备70％-85％的废弃铝镁碳砖颗粒为骨料，5％-10％的高纯镁砂，4％-50％的特级矾土熟料，10％-20％的镁铝尖晶石，15％-20％的石墨，5％-7％的结合剂和5％-10％的添加剂；

S2、混料处理：

(1).先将废弃铝镁碳砖颗粒和高纯镁砂预热至40℃左右；

(2).再将结合剂预热至30-40℃，增加其流动性；

(3).将上述中的废弃铝镁碳砖颗粒、高纯镁砂、特级矾土熟料、石墨、结合剂和添加剂加入行星式混合机内进行混料，从而制成混合粉，而混料时间为7-10min，然后再与镁铝尖晶石和结合剂混合，时间为10-15min，从而得到泥料；

S3、成型：

(1).将S2中得到的泥料产物放置到模具中，通过选择合适的压砖机压力成型；

(2).将上述压力成型的物件放置到温度为150-200℃的环境下，进行24h烘烤后，得到铝镁碳砖。

所述石墨为鳞片状石墨，所述鳞片状石墨粒度为0.154～0.200mm，所述结合剂为热固性酚醛树脂，所述添加剂如Si、Al、Mg、Zr、SiC、BC和BN等其中的一种。

所述高纯镁砂的粒度为0.02-0.05mm，密度为3.50-3.65g/cm³。

所述上述S1中的废弃铝镁碳砖颗粒是由报废铝镁碳砖中提炼加工而成，而加工步骤如下：

S1:、材料：

(1).准备废弃的铝镁碳砖；

(2).将废弃的铝镁碳砖分别通过混料机及轮碾机进行球磨和碾磨处理；

(3).对处理后的颗粒进行筛分，通过分级处理确定粒度分布和时间的关系，分别对筛上料和筛下料称重,检测各粒度料的显气孔率和体积密度，确定最佳的处理时间；

(4).采用颗粒料直接水化的方法来去除废弃铝镁碳砖中的有害成分Al₄C₃，具体方案如下:

a、将用后直接破碎的5-1mm的铝镁碳颗粒和镁砂颗粒直接浸泡在水中，浸泡时间分别为12h、24h、36h和48h,浸泡完成后在干燥箱中进行烘干和称量。

使用后的残砖从冶金炉上被拆下来，它的非工作面因氧化而变白，碳含量低于原砖,工作面上存在一层很薄的渣，为了不影响耐火材料的再生利用，需要将这层渣手工敲打掉或铲掉；在破粉碎过程中通过磁选除铁除去砖与砖之间或砖的裂缝内夹杂的铁片，在拣选过程中铲除用后镁碳砖之间粘附的火泥，同时还要将过程中粘附的泥土和炉渣铲除，通过人工拣选将其表面粘附的渣、泥土和火泥去除干净后,用后铝镁碳砖实际上主要是由刚玉、尖晶石及石墨等组成的，镁碳砖实际上主要是由制造镁碳砖的镁砂和石墨等组成的，使用后铝镁碳砖中的结合剂已经全部炭化，成为再生砖中的有益成分碳，它不会降低再生砖的性能，也不是砖中的杂质，但是对于镁碳砖中通常添加的铝粉、硅粉和碳化硼等添加物就要加以区别，在高温下铝粉将会与碳发生反应(4Al+C＝Al₄C₃)生成碳化铝晶须，碳化铝又容易发生水化反应，产生大量的气体,反应式如下:

Al₄C₃+12H₂O→4Al(OH)₃+3CH₄↑。

不考虑气体的体积变化，在这个反应的过程中生成的固体体积就增大了1.65倍，由于体积的急剧变化，将导致铝镁碳砖的粉化和开裂，因此在以用后铝镁碳砖为主要原料制备再生镁碳砖时，必须除去其中的碳化铝，一般采用高温蒸汽法或水洗法除去原料中的有害成分Al₄C₃等，通过水化处理，预先把碳化铝除去,这样就解决了再生镁碳砖的粉化和开裂，另一方面，碳化铝经过一系列的变化会形成氧化铝，进而生成镁铝尖晶石，从而有利于提高铝镁碳砖的抗侵蚀性；

在对用后铝镁碳砖进行深入研究时发现，用后的铝镁碳砖经过处理后可作为铝镁碳砖生产的主要原料，宝钢以转炉和钢包渣线砖为原料生产的再生铝镁碳砖最大加入比例可到达80％，而且生产出的再生铝镁碳砖各项理化性能指标接近黑色冶金行业标准的A级水平。再生铝镁碳砖的主要性能指标见下表格，将再生铝镁碳砖应用到300t钢包渣线上，使用寿命达到82次(其中20次LF精炼)，渣线最严重处侵蚀速度为每炉1.28mm，稍优于同期使用的铝镁碳砖的水平。

Table1.2Properties of reuse magnesia carbon brick

通过采用经过处理后的废弃铝镁碳砖颗粒为主料，不仅可以提高铝镁碳砖的抗侵蚀性，还可以达到节省资源，降低耐火材料和炼钢的成本，还可以达到保护环境的优点，并且通过采用鳞片状石墨来代替普通石墨，是因为鳞片状石墨比普通石墨粉在抗氧化性上效果要好，特殊的鳞片结构密闭性更好，能更好地隔绝空气，形成还原气氛，增强自身的抗氧化性，保护镁碳砖免于氧化，并且高纯的镁砂颗粒中方镁石晶粒发育更完善，高温下的体积稳定性更好，从宏观上体现出高的机械强度，有利于提高铝镁碳砖高温抗折强度的优点。

实施例1：

一种节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法：

(1).准备原料：85％的废弃铝镁碳砖颗粒为骨料，10％的高纯镁砂，50％的特级矾土熟料，20％的镁铝尖晶石，20％的石墨，7％的结合剂和10％的添加剂；

(2).所述石墨为鳞片状石墨，所述鳞片状石墨粒度为0.200mm，所述结合剂为热固性酚醛树脂，所述添加剂如Si、Al、Mg、Zr、SiC、BC和BN等其中的一种，所述高纯镁砂的粒度为0.05mm，密度为3.65g/cm³；

(3).先将废弃铝镁碳砖颗粒和高纯镁砂预热至40℃左右，再将结合剂预热至40℃，增加其流动性，最后将上述中的废弃铝镁碳砖颗粒、高纯镁砂、特级矾土熟料、石墨、结合剂和添加剂加入行星式混合机内进行混料，从而制成混合粉，而混料时间为10min，然后再与镁铝尖晶石和结合剂混合，时间为15min，从而得到泥料；

(4).将S2中得到的泥料产物放置到模具中，通过选择合适的压砖机压力成型；

(5).将上述压力成型的物件放置到温度为200℃的环境下，进行24h烘烤后，得到铝镁碳砖。

通过采用经过处理后的废弃铝镁碳砖颗粒为主料，不仅可以提高铝镁碳砖的抗侵蚀性，还可以达到节省资源，降低耐火材料和炼钢的成本，还可以达到保护环境的优点，并且通过采用鳞片状石墨来代替普通石墨，是因为鳞片状石墨比普通石墨粉在抗氧化性上效果要好，特殊的鳞片结构密闭性更好，能更好地隔绝空气，形成还原气氛，增强自身的抗氧化性，保护镁碳砖免于氧化，并且高纯的镁砂颗粒中方镁石晶粒发育更完善，高温下的体积稳定性更好，从宏观上体现出高的机械强度，有利于提高铝镁碳砖高温抗折强度的优点。

实施例2：

一种节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法：

一种节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法：

(1).准备原料：77.5％的废弃铝镁碳砖颗粒为骨料，7.5的高纯镁砂，27％的特级矾土熟料，15％的镁铝尖晶石，17.5％的石墨，6％的结合剂和7.5％的添加剂；

(2).所述石墨为鳞片状石墨，所述鳞片状石墨粒度为0.177mm，所述结合剂为热固性酚醛树脂，所述添加剂如Si、Al、Mg、Zr、SiC、BC和BN等其中的一种，所述高纯镁砂的粒度为0.03mm，密度为3.57g/cm3；

(3).先将废弃铝镁碳砖颗粒和高纯镁砂预热至40℃左右，再将结合剂预热至35℃，增加其流动性，最后将上述中的废弃铝镁碳砖颗粒、高纯镁砂、特级矾土熟料、石墨、结合剂和添加剂加入行星式混合机内进行混料，从而制成混合粉，而混料时间为8.5min，然后再与镁铝尖晶石和结合剂混合，时间为12.5min，从而得到泥料；

(4).将S2中得到的泥料产物放置到模具中，通过选择合适的压砖机压力成型；

(5).将上述压力成型的物件放置到温度为175℃的环境下，进行24h烘烤后，得到铝镁碳砖。

通过采用经过处理后的废弃铝镁碳砖颗粒为主料，不仅可以提高铝镁碳砖的抗侵蚀性，还可以达到节省资源，降低耐火材料和炼钢的成本，还可以达到保护环境的优点，并且通过采用鳞片状石墨来代替普通石墨，是因为鳞片状石墨比普通石墨粉在抗氧化性上效果要好，特殊的鳞片结构密闭性更好，能更好地隔绝空气，形成还原气氛，增强自身的抗氧化性，保护镁碳砖免于氧化，并且高纯的镁砂颗粒中方镁石晶粒发育更完善，高温下的体积稳定性更好，从宏观上体现出高的机械强度，有利于提高铝镁碳砖高温抗折强度的优点。

实施例3：

一种节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法：

一种节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法：

(1).准备原料：70％的废弃铝镁碳砖颗粒为骨料，5％的高纯镁砂，4％的特级矾土熟料，10％的镁铝尖晶石，15％的石墨，5％的结合剂和5％的添加剂；

(2).所述石墨为鳞片状石墨，所述鳞片状石墨粒度为0.154mm，所述结合剂为热固性酚醛树脂，所述添加剂如Si、Al、Mg、Zr、SiC、BC和BN等其中的一种，所述高纯镁砂的粒度为0.02mm，密度为3.50g/cm3；

(3).先将废弃铝镁碳砖颗粒和高纯镁砂预热至40℃左右，再将结合剂预热至30℃，增加其流动性，最后将上述中的废弃铝镁碳砖颗粒、高纯镁砂、特级矾土熟料、石墨、结合剂和添加剂加入行星式混合机内进行混料，从而制成混合粉，而混料时间为7min，然后再与镁铝尖晶石和结合剂混合，时间为10min，从而得到泥料；

(4).将S2中得到的泥料产物放置到模具中，通过选择合适的压砖机压力成型；

(5).将上述压力成型的物件放置到温度为150℃的环境下，进行24h烘烤后，得到铝镁碳砖。

通过采用经过处理后的废弃铝镁碳砖颗粒为主料，不仅可以提高铝镁碳砖的抗侵蚀性，还可以达到节省资源，降低耐火材料和炼钢的成本，还可以达到保护环境的优点，并且通过采用鳞片状石墨来代替普通石墨，是因为鳞片状石墨比普通石墨粉在抗氧化性上效果要好，特殊的鳞片结构密闭性更好，能更好地隔绝空气，形成还原气氛，增强自身的抗氧化性，保护镁碳砖免于氧化，并且高纯的镁砂颗粒中方镁石晶粒发育更完善，高温下的体积稳定性更好，从宏观上体现出高的机械强度，有利于提高铝镁碳砖高温抗折强度的优点。

Claims (4)

1.一种节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、原料配比：

(1).准备70％-85％的废弃铝镁碳砖颗粒为骨料，5％-10％的高纯镁砂，4％-50％的特级矾土熟料，10％-20％的镁铝尖晶石，15％-20％的石墨，5％-7％的结合剂和5％-10％的添加剂；

S2、混料处理：

(1).先将废弃铝镁碳砖颗粒和高纯镁砂预热至40℃左右；

(2).再将结合剂预热至30-40℃，增加其流动性；

(3).将上述中的废弃铝镁碳砖颗粒、高纯镁砂、特级矾土熟料、石墨、结合剂和添加剂加入行星式混合机内进行混料，从而制成混合粉，而混料时间为7-10min，然后再与镁铝尖晶石和结合剂混合，时间为10-15min，从而得到泥料；

S3、成型：

(1).将S2中得到的泥料产物放置到模具中，通过选择合适的压砖机压力成型；

(2).将上述压力成型的物件放置到温度为150-200℃的环境下，进行24h烘烤后，得到铝镁碳砖。

2.根据权利要求1所述的节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法，其特征在于：所述石墨为鳞片状石墨，所述鳞片状石墨粒度为0.154～0.200mm，所述结合剂为热固性酚醛树脂，所述添加剂如Si、Al、Mg、Zr、SiC、BC和BN等其中的一种。

3.根据权利要求1所述的节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法，其特征在于：所述高纯镁砂的粒度为0.02-0.05mm，密度为3.50-3.65g/cm³。

4.根据权利要求1所述的节约型耐压强度高铝镁碳砖的制备方法，其特征在于：所述上述S1中的废弃铝镁碳砖颗粒是由报废铝镁碳砖中提炼加工而成，而加工步骤如下：

S1:、材料：

(1).准备废弃的铝镁碳砖；

(2).将废弃的铝镁碳砖分别通过混料机及轮碾机进行球磨和碾磨处理；

(3).对处理后的颗粒进行筛分，通过分级处理确定粒度分布和时间的关系，分别对筛上料和筛下料称重,检测各粒度料的显气孔率和体积密度，确定最佳的处理时间；

(4).采用颗粒料直接水化的方法来去除废弃铝镁碳砖中的有害成分Al₄C₃，具体方案如下:

a、将用后直接破碎的5-1mm的铝镁碳颗粒和镁砂颗粒直接浸泡在水中，浸泡时间分别为12h、24h、36h和48h,浸泡完成后在干燥箱中进行烘干和称量。