专利名称：含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于以镁砂、镁橄榄石(2MgO'Si02)、工业炭粉(C)为基料的复合耐火材料 领域。尤其涉及一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料及其制备方法。
背景技术：
MgO-SiC-C质复合材料具有优良的耐高温性能和热稳定性能，可用于有色金属和钢铁冶 炼设备，也可以制备成优质的耐高温隔热保温材料和高温窑炉的墙体材料，尤其适用于生产 低碳钢和超低碳钢等洁净钢的钢包内衬与精炼炉衬，取代MgO-C质材料，有利于钢的质量， 具有良好的使用效果。MgO-SiC-C质耐火材料现有的生产制备方法是用镁砂和工业SiC为主要原料，以酚醛树 脂为结合剂，采用机械混合后再经压力机械压制成型而生产的(如ZL200610019553.7)，这 类方法的优点是以工业SiC代替石墨(C)，以保证材料的抗侵蚀性和抗热震性能，问题是这 类方法要求用高品位的镁砂，而镁砂资源日益紧张，工业SiC的价格昂贵，而且镁砂和工业 SiC的市场价格越来越高，MgO-SiC-C质复合材料的生产成本也随之不断提高；另外，MgO 和SiC是通过酚醛树脂结合的，但在高温下结合作用较差，影响材料的高温强度和抗冲刷性。发明内容本发明的任务是提供一种原料资源丰富、生产成本较低、工艺简单的含镁橄榄石-c的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法;用该方法制备的MgO-SiC-C耐火材料成本降低、性能优良。为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是先将25 40wty。的3 lmm镁砂颗粒、 20 35wt。/。的1 0mm镁砂颗粒、5 40wty。的镁橄榄石-C混合细粉和0 35\^°/。的镁砂细粉 混合，外加上述混合料4 10wt。/。的结合剂，搅拌或混碾10 30分钟，压制成型后干燥；然 后在还原气氛下烧结，烧结温度为1450 170(TC，保温时间为4 8小时，制得MgO-SiC-C 质复合耐火材料。其中所述的镁砂颗粒的MgO含量^80%，粒度为3 lmm和1 0mm; 所述的镁砂细粉的MgO含量^80%，粒度为0.1 0 mm;所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为1 4 : 3 6混合， 粒度为0.1 0mm;3所述的镁橄榄石的MgO含量^36%，粒度为0.1 0mm; 所述的工业炭粉的C含量2 80%，粒度为0.1 0 mm;所述的结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯 醇中的一种结合剂或一种以上的混合剂，使用时先调制为水溶液。由于采用上述技术方案，本发明所制备的MgO-SiC-C耐火材料中，SiC是在该材料内部 由镁橄榄石和C反应生成的，在材料内部具有良好的结合作用，有利于提高材料的性能。SiC 不仅是非常耐高温的材料，具有优良的抗渣性能，而且热膨胀率很低，可防止在使用中由于 反复加热冷却产生内应力过大而引起炉衬材料的开裂和剥落。另外，在高温使用条件下部分 SiC氧化变成气态SiO迁移到砖的表层，然后又与高温空气反应氧化变成固态的Si02，可填 塞炉衬材料的表面孔隙，使衬体材料表层致密化，阻止渣的渗透，减缓材料的蚀损，延长使 用寿命，故成本降低、性能优良。本发明加入镁橄榄石和炭制备MgO-SiC-C质耐火材料不仅可以解决镁砂资源紧张问题， 降低生产成本，且在高温下镁橄榄石与C反应生成的SiC加强了材料内部的结合作用，有利 于提高材料的性能；同时还可采用低品位镁砂。具体实施方案下面结合具体实施方式
对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。 实施例1一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将30 40wtn/。的3 lmm镁 砂颗粒、20 30wt。/。的1 0mm镁砂颗粒、15 25wt。/。的镁橄榄石-C混合细粉和15 25wt% 的镁砂细粉混合，外加5 7%的木质素磺酸钠和木质素磺酸钙为结合剂，调制为水溶液后搅 拌10 30分钟，压砖机成型，经60 110°C X24小时干燥后于还原气氛下经1450 1600°C X6 8小时烧成，制得MgO-SiC-C质复合耐火材料。其中所述的镁砂颗粒的MgO含量^80%，粒度为3 lmm和1 0mm;所述的镁砂细粉的MgO含量^80%，粒度为0.1 0 mm;所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为1~2.5 : 3 3.5混合， 粒度为0.1 0mm;所述的镁橄榄石的MgO含量236%，粒度为0.1 0mm;所述的工业炭粉的C含量^ 80%，粒度为0.1 0mm。 实施例2一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将25 35wt。/。的3 lmm镁 砂颗粒、25 35wtV。的1 0mm镁砂颗粒、20 30wty。的镁橄榄石-C混合细粉和20 30wt% 的镁砂细粉混合，外加5 6%的木质素磺酸钙为结合剂，调制为水溶液后搅拌10 30分钟， 压砖机成型，经60 110°C X24小时干燥后于还原气氛下经1600 1700°C X4 6小时烧成， 制成MgO-SiC-C质复合耐火材料。所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为2.5 4 : 3 3.5混合， 粒度为0.1 0mm。其余同实施例l。 实施例3一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将30 40wt。/。的3 lmm镁 砂颗粒、20 30wt。/。的1 0mm镁砂颗粒、25 35wt。/。的镁橄榄石-C混合细粉和10 20wt% 的镁砂细粉混合，外加7 10%的亚硫酸纸浆废液为结合剂，搅拌10 30分钟，压砖机成型； 经60 110'CX24小时干燥后于还原气氛下经1450 160(TCX4 6小时烧成，制成 MgO-SiC-C质复合耐火材料。所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为1 2.5 : 4.5 6混合， 粒度为0.1 0mm。其余同实施例l。 实施例4一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将30 40wtW的3 lmm镁 砂颗粒、20 30wtM的1 0mm镁砂颗粒、5 15wtn/。的镁橄榄石-C混合细粉和25 35wty。的 镁砂细粉混合，外加5 7%的聚乙烯醇为结合剂，调制为水溶液后搅拌10 30分钟，压砖机 成型，经60 110。CX24小时干燥后于还原气氛下经1450 1600°CX6 8小时烧成，制成 MgO-SiC-C质复合耐火材料。所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为2.5 4 : 4.5 6混合， 粒度为0.1 0mm.。其余同实施例l。 实施例5一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将25 35wf/。的3 lmm镁 砂颗粒、25 35wt。/。的1 0mm镁砂颗粒、10 20wt。/。的镁橄榄石-C混合细粉和30 35wt% 的镁砂细粉混合，外加5 6%的木质素磺酸钠为结合剂，调制为水溶液后搅拌10 30分钟， 压砖机成型，经60 110°C X24小时千燥后于还原气氛下经1600 1700'C X4 6小时烧成， 制成MgO-SiC-C质复合耐火材料。所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为1 2 : 5 6混合，粒 度为0.1 0mm。其余同实施例1。 实施例6一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将30 40wt。/。的3 lmm镁 砂颗粒、25 30wt。/。的1 0mm镁砂颗粒、30 40wt。/。的镁橄榄石-C混合细粉和5 10wt。/o的 镁砂细粉混合，外加5 6%的木质素磺酸钙为结合剂，调制为水溶液后搅拌10 30分钟，压 砖机成型，经60 110°C X24小时干燥后于还原气氛下经1600 1700°C X4 6小时烧成，制 成MgO-SiC-C质复合耐火材料。所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为2 3 : 4 5混合，粒 度为0.1 0mm;其余同实施例l。 实施例7一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C耐火材料及制备方法。先将30 40wt。/。的3 lmm镁 砂颗粒、25 30wt。/o的1 0mm镁砂颗粒和30 40wtQ/。的镁橄榄石-C混合细粉混合，外加5 6%的木质素磺酸钙为结合剂，调制为水溶液后搅拌10 30分钟，压砖机成型，经60 11(TC X24小时干燥后于还原气氛下经1600 1700°C X4 6小时烧成，制成MgO-SiC-C质复合耐 火材料。所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为3 4 : 3 4混合，粒 度为0.1 0mm。其余同实施例1。本具体实施方式
所采用的工业炭粉原料来源广泛、镁橄榄石矿的资源丰富，不仅可有效 解决镁砂资源紧缺的问题，且生产成本低。本具体实施方式
所制备的MgO-SiC-C耐火材料中，SiC是在该材料内部由镁橄榄石和C 反应生成的，在材料内部具有良好的结合作用，有利于提高材料的性能。SiC不仅是非常耐 高温的材料，具有优良的抗渣性能，而且热膨胀率很低，可防止在使用中由于反复加热冷却 产生内应力过大而引起炉衬材料的丌裂和剥落。另外，在高温使用条件下部分SiC氧化变成 气态SiO迁移到砖的表层，然后又与高温空气反应氧化变成固态的Si02，可填塞炉衬材料的 表面孔隙，使衬体材料表层致密化，阻止渣的渗透，减缓材料的蚀损，延长使用寿命，故成 本降低、性能优良。
权利要求
1、一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法，其特征在于先将25～40wt％的3～1mm镁砂颗粒、20～35wt％的1～0mm镁砂颗粒、5～40wt％的镁橄榄石-C混合细粉和0～35wt％的镁砂细粉混合，外加上述混合料4～10wt％的结合剂，搅拌或混碾10～30分钟，压制成型后干燥；然后在还原气氛下烧结，烧结温度为1450～1700℃，保温时间为4～8小时，制得MgO-SiC-C质复合耐火材料。
2、 根据权利要求1所述的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法，其特征 在于所述的镁砂颗粒的MgO含量^80%，粒度为3 lmm和1 0mm。
3、 根据权利要求l所述的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法，其特征 在于所述的镁砂细粉的MgO含量280%，粒度为0.1 0 mm。
4、 根据权利要求l所述的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法，其特征 在于所述的镁橄榄石-C混合细粉是将镁橄榄石矿粉与C粉按摩尔比为1 4 : 3 6混合， 粒度为0.1 0mm。
5、 根据权利要求1所述的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法，其特征 在于所述的镁橄榄石的MgO含量236%，粒度为0.1 0mm。
6、 根据权利要求1所述的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法，其特征 在于所述的工业炭粉的C含量2 80。/。，粒度为0.1 0mm。
7、 根据权利要求1所述的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制备方法，其特征 在于所述的结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯 醇中的一种结合剂或一种以上的混合剂，使用时先调制为水溶液。
8、 根据权利要求1 7项中任一项所述的含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料的制 备方法所制备的MgO-SiC-C质耐火材料。
全文摘要
本发明涉及一种含镁橄榄石-C的MgO-SiC-C质耐火材料及其制备方法。所采用的技术方案是先将25～40wt％的3～1mm镁砂颗粒、20～35wt％的1～0mm镁砂颗粒、5～40wt％的镁橄榄石-C混合细粉和0～35wt％的镁砂细粉混合，外加上述混合料4～10wt％的结合剂，搅拌或混碾10～30分钟，压制成型后干燥；然后在还原气氛下烧结，烧结温度为1450～1700℃，保温时间为4～8小时，制得MgO-SiC-C质复合耐火材料。本发明加入镁橄榄石和炭所制备的MgO-SiC-C质耐火材料不仅可以解决镁砂资源紧张问题，降低生产成本，且在高温下镁橄榄石与C反应生成的SiC能加强材料内部的结合作用，有利于提高耐火材料的性能。本发明同时还可采用低品位镁砂。
文档编号C04B35/66GK101328070SQ200810048349
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月10日 优先权日2008年7月10日
发明者晨 白, 祝洪喜, 邓承继 申请人:武汉科技大学