本发明属于耐火材料技术领域,尤其涉及一种利用再生镁碳砖和铝镁碳砖制造铝镁碳耐火砖的方法。
背景技术:
近年来,随着国家主管部门加大环保治理力度,致使一些环保不达标的企业停产,造成矿石资源及耐火原料货源严重紧张,耐火原材料价格上涨极快,给耐火制品生产企业造成的巨大成本和经营压力,对耐火材料工业整体生产运行秩序的影响严重,企业已将成本管理作为企业管理的核心,强化成本管理,利用回收再生原料已成为降低成本的重要手段之一,另外,废旧产品的再利用,对保护环境和节约资源也起到很大的作用,是利国利民的好事。
对废镁碳砖、铝镁碳砖的再生利用研究工作,耐材工作者已有广泛的研究,各有各的诀窍,生产的产品也在钢厂热工设备使用,但相对无再生料产品来说,使用是寿命相对较低,稳定性较差,而在同一产品中同时加入不同再生料的研究及文献尚未发现。本发明的创造性在于利用公司预处理的废镁碳砖、铝镁碳砖作为主要原料同时使用,再添加部分高效添加剂,来提高铝镁碳砖高温性能,再按照传统工艺的生产方法生产,工艺简单,可操作性强,制造出低成本,质量稳定的铝镁碳砖,创造更大的经济效益。
技术实现要素:
本发明的目的是同时利用再生镁碳砖和铝镁碳砖作为主要原料,再加入部分高效添加剂,在不改变现有生产工艺的情况下,研制出一种铝镁碳砖的制备方法,该制品具有中高温强度好、体积密度高,抗侵蚀、抗热震性能优良,可利用现有的设备实施进行常规化工业生产。
为了实现上述目的,本发明的提供的技术方案如下:利用再生料制造铝镁碳耐火砖的方法,包括如下步骤:
步骤1,准备骨料,含有如下重量份数的组分:
自制再生镁碳砖废料,粒度1-8mm的10%-30%,粒度为0.1-1mm的5%-15%;自制再生铝镁碳砖废料,粒度1-8mm的15-40%,粒度为0.1-1mm的5%-15%;电熔镁砂,粒度为0.1-1mm的5%-10%。
步骤2,制备预混合粉,将如下重量份数的组分混合备用:
粒度为10μm-88μm的电熔镁砂细粉5%-10%;粒度为1μm-44μm的白刚玉细粉5-15%;
特种添加剂:自制硼酸铝晶须0.5-5%,纳米级的碳化硅微粉2-5%,5μm的煅烧氧化铝微粉1-2%。所述硼酸铝晶须的直径为1-1.5μm,平均长度为20-50μm。
助结合剂:沥青粉0.5-1%;粒度为30μm-88μm的硼酐0.1-0.5%,针状焦1-2%。
抗氧化添加剂1%~5%。
步骤3,混炼顺序:将步骤1的骨料、步骤2的预混合粉和占总重1-5%粒度为100目的石墨,依次加入到混练机中,低速混练2-3分钟,再加入占总重2.8%-3%的外加结合剂低速混练5-8分钟,再高速混练15-20分钟。
步骤4,成型工艺:将步骤3中混炼后泥料取出,按照“3轻5重”的规程,将其打击成型形成砖坯,成型后砖坯密度为2.95-3.3g/cm³;
步骤5,干燥:将步骤4中的成型的砖坯经过180-220℃的温度干燥24h后即得。
所述步骤1的自制再生镁碳砖和铝镁碳砖废料是再生料经过拣选破粉碎、水化、干燥、碾压、筛分等过程制得的。
优选地,步骤2中所述的抗氧化添加剂为金属硅粉、铝镁合金粉或金属铝粉中的一种或两种混合物。
优选地,步骤2中所述自制硼酸铝晶须的方法,是将氧化铝与氧化硼在1200~1300℃下反应,氧化硼起到助熔剂的作用,得到大尺寸硼酸铝晶须。所述纳米级的碳化硅的sic含量大于95%;所述5μm的煅烧氧化铝微粉的al2o3含量大于99%。
优选地,步骤2中所述的助结合剂中硼酐的氧化硼含量大于等于95%、针状焦的碳含量大于98.5%。
优选地,如步骤3中所述的外加结合剂为改性酚醛树脂。
优选地,如步骤3中所述的石墨中碳含量大于等于95%,
优选地,所述的自制再生镁碳砖废料、自制再生铝镁碳砖废料、电熔镁砂、白刚玉指标如表1所示:
与现有技术相比,本发明带来的有益效果为:
通过同时加入硼酸铝晶须、针状焦、碳化硅微粉,在使用高温条件下形成互相穿插的立体网状结构,增强了制品的高温强度,改善了热震稳定性;氧化铝微分、硼酐填充制品的微小气孔增强其致密性,低温烧结性,也就提高了制品的抗渗透性、抗侵蚀性。
利用再生镁碳砖和铝镁碳砖作为主要原料使用的益处不再赘述;
1、利用针状焦的介于沥青碳化后和石墨的中间相特殊结构特性,它既有部分沥青的结合剂性质,又有石墨的纯度高、电阻率小、热膨胀系数小、耐冲击性能强的特性,而且其本身也具有机械强度高、抗氧化性能好、消耗低等优点,因此,添加针状焦的耐火砖具有良好的抗渣渗透性能和优良的热震性能。
2、硼酸铝晶须,在高温下和镁砂的润湿性好,其与镁砂颗粒相连接形成桥的结构,镁砂颗粒与硼酸盐桥构成较致密保护层,封闭制品的表面,阻止氧的侵入,提高了制品的热态强度,增强制品的抗氧化性。
3、硼酐因其熔点只有450℃,其微量的加入可以保证制品在低中温烘烤时,就熔融封闭制品的表面气孔,阻止氧的侵入,保证制品低中温不被氧化,另外,硼酐还具有促进镁砂粉、氧化铝微粉在较低温度下形成尖晶石,降低制品的气孔、增强制品的强度特性,也能当助结合剂使用增强制品的常温强度。
4、碳化硅微粉既可起到防止碳氧化,又可在高温使用时形成网状结构,加固制品结合剂树脂碳链的强度,也就增强了制品的耐剥落性及高温抗折强度。
采用上述技术方案,使制品能够大量的使用再生废料,既降低成本,又环保,还能保证制品的使用性能。
具体实施方式
实施例1:
利用再生镁碳砖和铝镁碳砖制造铝镁碳耐火砖的方法,包括如下步骤:
自制再生镁碳砖废料,粒度8-1mm的10%-30%,粒度为0.1-1mm的5%-15%;自制再生铝镁碳砖废料,粒度8-1mm的15-40%,粒度为0.1-1mm的5%-15%;电熔镁砂,粒度为0.1-1mm的5%-10%
具体配比如下:
再生镁碳砖废料粒度8-1mm10%,0.1-1mm5%;
再生铝镁碳砖废料粒度8-1mm45%,0.1-1mm10%;
电熔镁砂粒度0.1m-1m5%,1μm-74μm5%;
白刚玉粉1-44μm8%
针状焦粒度1.5%;石墨粒度100目2%;
沥青粉0.5%;金属硅粉200目1%;纳米碳化硅3%;
金属铝粉180目1%;a-氧化铝粉1%;
硼酸铝晶须1.8%;硼酐0.2%;
外加液体酚醛树脂结合剂3.2%,
按配比称量后,按如下生产工艺进行生产。
1、制备过程如下:
1)、制备骨料:再生镁碳砖废料粒度8-1mm10%,0.1-1mm5%;再生镁碳砖废料粒度8-1mm45%,0.1-1mm10%;
2)制备预混合粉:制备混合粉,按上述比例将电熔镁砂细粉、沥青粉、铝粉、金属硅粉、硼酸铝晶须、硼酐、氧化铝微粉及纳米碳化硅等细粉的混合,备用;
3)混炼:将步骤1)和步骤2)中的骨料和混合粉,石墨2%,针状焦1.5%依次加入到混练机中,低速混练2-3分钟,再加3.2%的外加结合剂低速混练5-8分钟,再高速混练15-20分钟;
4)、混炼结束后从高速混炼机中放出泥料,在1000t摩擦压砖机中打击成型形成砖坯,打击过程中每个砖坯打击6-8次之间,成型后砖坯;
5)、成型的砖坯经过180-220℃温度的隧道窑烘拷24小时,即可制成铝镁碳耐火砖。
实施例2:
利用再生镁碳砖和铝镁碳砖制造铝镁碳耐火砖的方法:
自制再生镁碳砖废料,粒度8-1mm的10%-30%,粒度为0.1-1mm的5%-15%;自制再生铝镁碳砖废料,粒度8-1mm的15-40%,粒度为0.1-1mm的5%-15%;电熔镁砂,粒度为0.1-1mm的5%-10%
具体配比:
再生镁碳砖废料粒度8-1mm10%,0.1-1mm3%;
再生铝镁碳砖废料粒度8-1mm42%,0.1-1mm5%;
电熔镁砂粒度0.1m-1m8%,1μm-74μm5%;
白刚玉粉1-44μm10%
针状焦粒度2%;石墨粒度100目4%;
沥青粉1.5%;金属硅粉200目1%;纳米碳化硅5%;
金属铝粉180目1%;a-氧化铝粉1.5%;
硼酸铝晶须2.7%;硼酐0.3%;
外加液体酚醛树脂结合剂3.3%,
按配比称量后,按如下生产工艺进行生产。
1、制备过程如下:
1)、制备骨料:再生镁碳砖废料粒度8-1mm10%,0.1-1mm3%;再生镁碳砖废料粒度8-1mm42%,0.1-1mm5%;
2)制备预混合粉:制备混合粉,按上述比例将电熔镁砂细粉、沥青粉、铝粉、金属硅粉、硼酸铝晶须、硼酐、氧化铝微粉及纳米碳化硅等细粉的混合,备用;
3)混炼:将步骤1)和步骤2)中的骨料和混合粉,石墨4%,针状焦2%依次加入到混练机中,低速混练2-3分钟,再加3.1%的外加结合剂低速混练5-8分钟,再高速混练15-20分钟;
4)、混炼结束后从高速混炼机中放出泥料,在1000t摩擦压砖机中打击成型形成砖坯,打击过程中每个砖坯打击6-8次之间,成型后砖坯;
5)、成型的砖坯经过180-220℃温度的隧道窑烘拷24小时,即可制成铝镁碳耐火砖。
制品指标分析:
显气孔率、体积密度、常温耐压强度、高温抗折、按国标进行检测,热震稳定性按冶标检测,常规性能指标检测的数据,见表2:
实施例1制品与普通加30%再生料制品的1指标对比。
本发明实施例1生产的制品含70%的再生料(加再生镁碳砖废料15%、再生铝镁碳砖废料55%)和公司生产的含30%再生料(加再生铝镁碳砖废料30%)的铝镁碳砖对比,成品的主要物理性能如表2所示。
从表中数据对比:两制品在相同工艺,碳含量均在9%的情况下,本发明的制品添加70%再生料的指标比公司原添加再生料30%铝镁碳砖的指标,耐压强度、高温抗折强度、热震稳定性均略有提高。
在某钢厂100吨精炼包上使用上述两种铝镁碳砖,从实际效果来看,均能达到85次的使用要求,但本发明的成本降低10%以上,经济效益明显。
实施例2制品与普通加30%再生料制品的2指标对比。
本发明实施例2生产的添加60%再生料的制品和公司生产的添加30%再生料的铝镁碳砖对比成品指标对比,成品的主要物理性能如表2所示。
从表中数据对比:两制品在相同工艺,碳含量均在12%的情况下,本发明的制品了添加60%再生料的指标比公司原添加再生料30%铝镁碳砖的指标,耐压强度、高温抗折强度、热震稳定性均略有提高。
在某钢厂120吨盛钢桶上使用上述两种铝镁碳砖,均能达到128次,达到同样的使用寿命,但二者成本不一样,因此产生经济效益不一样。