耐火材料及其制备方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种耐火材料领域，特别是一种镁碳材质的耐火材料及其制备方法。【【背景技术】】
[0002]含有石墨、浙青、炭黑或酚醛树脂等碳原料的耐火材料，耐热性优异，因此被广泛地用于钢铁、有色金属、水泥、焚烧炉、和废弃物熔融炉等应用，例如镁碳砖，由于有效地利用了镁砂的抗渣侵蚀能力及碳的高导热性及低膨胀性，补偿了镁砂耐剥落性差的最大缺点，常被用来作为转炉、钢包炉、混铁车或真空脱气炉等内衬材料的砖。在欧洲，镁碳砖主要用加热液化的浙青作结合剂，把物料加热到150°c左右，在加热状态下完成混炼、成型的过程，一般被称为热成型镁碳砖；热成型镁碳砖的抗氧化性及抗热震性俱佳，但是制作过程中需要使用普通浙青作为结合剂，但普通浙青中含1%左右致癌的苯并(a)芘，在生产、烘烤、使用过程中浙青受热会排出大量含有苯并(a)芘的有毒烟雾，对人的健康及环境有严重危害，同时，由于材质因素，一般热成型镁碳砖在结构韧性部分也有很大的缺点，因此，急需提供低苯并(a)芘且具有高结构韧性的镁碳成份耐火材料。
【
【发明内容】
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[0003]为解决上述问题，本发明提供一种耐火材料的制备方法，包含下列步骤:
[0004](I)制备碳质结合剂,碳质结合剂包括固态结合剂及液态结合剂，固态结合剂为苯并(a)芘低于500mg/kg且焦化残留物低于80%的可石墨化煤浙青，液态结合剂为苯并(a)芘低于500mg/kg且焦化残留物高于15%常温下呈液态的可石墨化结合剂，将固态结合剂及液态结合剂混合形成碳质结合剂；
[0005](2)将镁砂粗粒、石墨、镁砂细粉与添加剂的混合粉按比例及顺序加入碳质结合剂中，并进行碾混形成耐火原料；
[0006](3)将耐火原料高压成型后进行热处理。
[0007]更进一步的，固态结合剂为焦化残留物介于60%?79%的可石墨化煤浙青。
[0008]更进一步的，上述镁砂粗粒粒径介于0.8mm?3.2mm之间，且镁砂粗粒占整体55%?70%重量份，镁砂细粉粒径不大于0.08mm,且镁砂细粉占整体20%?28%重量份，添加剂选自金属铝粉、硅粉、铝镁合金粉及SiC粉，且粒度小于100目。
[0009]更进一步的，石墨占整体8%?20%重量份。
[0010]更进一步的，固态结合剂占整体0.5%?4%重量份，液态结合剂占整体1.5%?4%
重量份。
[0011]更进一步的，包含加入分散剂及偶联剂，分散剂选自阴离子性表面活性剂及高分子型表面活性剂；偶联剂为钛酸酯类偶联剂。
[0012]本发明再提供一种耐火材料，包含:碳质结合剂，碳质结合剂包括固态结合剂及液态结合剂，固态结合剂为苯并(a)芘低于500mg/kg且焦化残留物低于80%的可石墨化煤浙青，液态结合剂为苯并(a)芘低于500mg/kg且焦化残留物高于15%常温下呈液态的可石墨化结合剂；镁砂粗粒55%?70%重量份，镁砂粗粒粒径介于0.8mm?3.2mm之间；镁砂细粉20%?28%重量份，镁砂细粉粒径不大于0.08mm ;石墨8%?20%重量份；添加剂1%?5%重量份；分散剂及偶联剂。
[0013]更进一步的，分散剂可为阴离子性表面活性剂或高分子型表面活性剂，阴离子性表面活性剂为镁砂粗粒及镁砂细粉的1%?10%，高分子型表面活性剂为石墨的10%?30%，偶联剂为钛酸酯类偶联剂，占整体0.5%?3%重量份。
[0014]因此，本发明的主要目的在于提供一种耐火材料及其制备方法，由于采用低苯并(a)芘低的碳质结合剂，减少耐火材料在使用或制造过程中对人体及环境的危害。
[0015]本发明的再一目的在于提供一种耐火材料及其制备方法，由于在耐火材料及制备方法中加入分散剂及偶联剂，使得耐火材料的耐热性及结构韧性得到提升。
【【具体实施方式】】
[0016]本发明主要揭露一种耐火材料及其制备方法，其中所用的基本材料及制备方法除特别说明外，应已为相关技术领域的技术人员所熟知，故以下文中的说明，不再对耐火材料成分作完整描述，在先说明。
[0017]首先，本发明提供一种耐火材料的制备方法，包含下列步骤:
[0018](I)制备碳质结合剂,碳质结合剂包括固态结合剂及液态结合剂，固态结合剂为苯并(a)芘低于500mg/kg且焦化残留物低于80%的可石墨化煤浙青，进一步可为焦化残留物介于60%?79%的可石墨化煤浙青,但并不以此为限,液态结合剂为苯并(a)花低于500mg/kg且焦化残留物高于15%常温下呈液态的可石墨化结合剂，将固态结合剂及液态结合剂混合形成碳质结合剂，其中固态结合剂占整体0.5%?4%重量份，液态结合剂占整体1.5%?4%重量份。
[0019](2)将镁砂粗粒加入前述的碳质结合剂之后进行碾混，镁砂粗粒选择纯度在95?99%,占整体55%?70%重量份,且粒径介于0.8mm?3.2mm之间；再加入石墨进行碾混,石墨占整体8%?20%重量份；再将镁砂细粉与添加剂的混合粉加入进行混练，镁砂细粉占整体20%?28%重量份，且粒径不大于0.08mm,添加剂可选自金属铝粉、硅粉、铝镁合金粉或SiC粉，且粒度小于100目；再将分散剂及偶联剂加入混合，分散剂可以是阴离子性表面活性剂或高分子型表面活性剂，如为阴离子性表面活性剂，则占镁砂组分的I?10%，更优选的为2-5%，若为高分子型表面活性剂，则占石墨的10-30%，更为优选10-20% ;偶联剂为钛酸酯类偶联剂占整体组份0.5%?3%。
[0020]在步骤中添加阴离子性表面活性剂，可增加材料中液体部分对镁砂的润湿性，添加高分子型表面活性剂，可增加体系中液体部分对石墨、炭黑等炭素组分的润湿性，而钛酸酯类偶联剂可改善体系中有机组分和无机组分的相容性，提高整个物料体系的匀质性，可以提升砖坯的致密化，能抑制氧和氧化物向砖内侵入，有助于抑制碳的氧化，提高镁碳砖的使用寿命，从而提升材料整体性能。