本发明涉及耐火材料
技术领域：
，尤其涉及一种耐火砖及其制备方法。
背景技术：
：高炉渣提钛是利用水冷电炉高温碳化高钛渣冶炼生产碳化钛，电炉冶炼碳化钛是一个在高温条件下进行的复杂物理化学过程，主要是将高炉渣中的tio2还原为tic的过程，由于tic熔点较高，能够达到3150℃，而碳化炉的最终产品也是形成碳化钛渣，整个熔渣碱度较低，一般在1.0左右。电炉炉衬在冶炼过程中，不仅要承受强烈的高温作用，而且还要承受炉料、高温炉气、熔融铁水和高温炉渣的物理、化学侵蚀和机械冲刷作用。同时冶炼时由于会添加大量还原剂，且盖有炉盖，因此冶炼过程中基本为还原气氛，冶炼后由于需要去承接高炉渣和维护渣口，整个炉体均暴露在空气中，且热损失明显，因此这一时段电炉为氧化气氛，此两种气氛交替进行，炉体温度骤冷骤热。鉴于高温碳化炉特殊的冶炼环境和工艺，要求碳化炉所用耐火砖必须具有以下性能：1)良好的耐高温性能，能够承受1650℃左右的高温环境；2)良好的抗渣性能和热震稳定性；3)高温强度高，耐高温熔损和磨损性能好；4)良好的抗氧化性能。因此，碳化炉用耐火砖应采用高熔点、高强度的耐火原料，其基质部分能在高温下形成高熔点物相，以提高制品高温耐火性能和挂渣性能，起到保护炉衬和延缓炉衬熔损的作用。如何制备性能良好的碳化炉用耐火砖成为本领域技术人员研发的热点。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种耐火砖及其制备方法，本发明提供的耐火砖具有良好的性能，适宜碳化炉使用。本发明提供了一种耐火砖的制备方法，包括：将镁砂、尖晶石、碳素材料、复合金属粉、钛白粉和液体酚醛树脂混合，得到混合物；所述复合金属粉包括金属铝粉和硅粉；将所述混合物进行成型，得到坯体；将所述坯体进行干燥，得到耐火砖。在本发明中，所述镁砂优选为电熔镁砂；所述电熔镁砂的成分优选包括：0.66～1.5wt％的sio2；0.3～1.5wt％的cao；97.4～98.5wt％的mgo。在本发明中，所述sio2的质量含量优选为0.67～0.69％，更优选为0.68％；cao的质量含量优选为0.4％；mgo的质量含量优选为97.4％。在本发明中，所述电熔镁砂的体积密度优选为3.45～3.55g/cm-3，更优选为3.48g/cm-3。在本发明中，所述镁砂的粒度优选包括6～3mm、3～1mm、1～0mm和小于200目；6～3mm的粒度指的是颗粒小于6mm，大于3mm；3～1mm的粒度指的是颗粒小于3mm，大于等于1mm；1～0mm指1mm以下，1mm应算为3～1的粒级，不存在端点归属不清楚。在本发明中，6～3mm粒度、3～1mm粒度、1～0mm粒度和小于200目粒度的镁砂的质量比优选为(20～25)：(22～28)：(18～22)：(14～18)，更优选为(21～24)：(23～27)：(19～21)：(15～17)，最优选为(22～23)：(24～26)：20：16。在本发明中，6～3mm、3～1mm、1～0mm粒度的镁砂优选采用破碎机制备；小于200目的镁砂细粉优选采用细磨设备制备。在本发明中，所述尖晶石优选为电熔尖晶石；所述电熔尖晶石优选包括:74.3～76.5wt％的al2o3；0.75～2.5wt％的cao；21.8～23.5wt％的mgo。在本发明中，所述al2o3的质量含量优选为74.35％；cao的质量含量优选为0.81％；mgo的质量含量优选为21.84％。在本发明中，所述尖晶石的粒度优选为0.085～0.095mm，更优选为0.088～0.092mm。在本发明中，所述碳素材料优选为石墨和炭黑中的一种或两种，优选为石墨和炭黑；所述石墨优选为鳞片石墨。在本发明中，所述碳素材料中石墨的c的质量含量优选为97.28％。在本发明中，所述碳素材料粒度优选为-100～-400目，更优选为-200～-300目；-100目指的是满足粒径100目筛上余量≤20％；-200目指的是满足粒径200目筛上余量≤20％；-300目指的是满足粒径300目筛上余量≤20％；-400目指的是满足粒径400目筛上余量≤20％。在本发明中，所述炭黑的粒度优选为-220～-400目；目数含义与上述碳素材料粒度的目数含义一致，在此不再赘述。在本发明中，石墨和炭黑的质量比优选为(1～4)：1，更优选为(2～3)：1。在本发明中，所述复合金属粉的粒度优选为0.085～0.095mm，更优选为0.088～0.092mm。在本发明中，金属铝粉和硅粉的质量比优选为(2～8)：1，更优选为(5～7)：1。在本发明中，所述钛白粉中tio2的质量含量优选为99.3～99.4％，更优选为99.36％。在本发明中，所述钛白粉的粒度优选为300～350目，更优选为310～340目，更优选为320～330目，最优选为325目。在本发明中，所述液体酚醛树脂中c的质量含量优选≥42％。本发明对所述液体酚醛树脂的来源没有特殊的限制，可由市场购买获得。在本发明中，所述镁砂、尖晶石、碳素材料、复合金属粉和钛白粉的质量比优选为(74～83)：(6～10)：(2～5)：(3～5)：(1～3)，更优选为(76～80)：(7～9)：(3～4)：(3.5～4.5)：(1.5～2.5)，最优选为(77～78)：8：3.5：4：2。在本发明中，所述液体酚醛树脂的质量为镁砂、尖晶石、碳素材料、复合金属粉和钛白粉总质量的2.5～4％，更优选为3～3.5％。在本发明中，所述混合的方法优选为混碾，优选在高速混碾机中进行混碾。在本发明中，所述混合的方法更优选为：先加入镁砂(除小于200目的镁砂)、尖晶石、复合金属粉和钛白粉低速混碾1～2分钟，再加入一半质量的液体酚醛树脂低速混碾1～2分钟，再加入碳素材料低速混碾2～3分钟，再加入剩余一半质量的液体酚醛树脂低速混碾1～2，最后加入粒度小于200目的镁砂高速混碾不少于10分钟，出料。在本发明中，低速混碾的速度优选为500～600r/min；高速混碾的速度优选为1000～1200r/min；高速混碾的时间优选为10～12min。在本发明中，所述出料的温度优选为45～60℃，更优选为50～55℃。在本发明中，所述成型优选在摩擦压砖机中自动成型；所述摩擦压砖机的吨位优选在1000t及以上吨位。在本发明中，成型后的产品优选经过20～30小时的自然干燥后形成坯体，再进入隧道干燥窑进行干燥，自然干燥的时间优选为22～28小时，更优选为24～26小时。在本发明中，坯体进行干燥的温度优选为180～200℃，更优选为185～195℃，最优选为190℃；干燥的时间优选为14～18小时，更优选为15～17小时，最优选为16小时。本发明采用高纯电熔镁砂、碳素材料、电熔尖晶石为主要原料，通过添加复合金属粉、钛白粉等关键原料，并以液体酚醛树脂生产的一种高炉渣提钛用耐火砖，具有耐高温、高强耐磨、良好的抗渣性、抗氧化性和热震稳定性等优点。本发明除了采用镁碳砖所用的电熔镁砂、石墨和金属抗氧化剂外，还加入了尖晶石和tio2原料，尖晶石可以提高耐火材料抗渣渗透性能，同时高温下tio2在还原气氛冶炼条件下可以与砖中的石墨甚至和冶炼还原剂中的c生成高熔点的tic，在砖表面形成化学挂渣，延缓砖的蚀损并提高炉龄，可适用于高炉渣提钛冶炼高温碳化炉炉衬，在攀钢中试线高温碳化炉取得了不错的效果。本发明提供的耐火砖也适用于各类高温电炉、rh精炼炉的冶炼。高炉渣提钛用耐火砖的成功开发和应用，不但为高炉渣高温碳化冶炼技术的进步和新一代电炉耐火材料的选择提高了技术支撑。同时也大大提升了耐火材料技术研发水平，进一步了扩大耐材产品的影响力和市场份额，具有很好社会经济效益和良好的市场推广应用前景。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。本发明以下实施例所用原料的成分及生产厂家如下表所示：实施例1电熔镁砂6～3mm20wt％、3～1mm28wt％、1～0mm18wt％、小于200目的细粉18wt％，0.088mm的电熔尖晶石10wt％，碳素材料2wt％，复合金属粉3wt％，325目钛白粉1wt％，外加4wt％液体酚醛树脂(液体酚醛树脂质量为电熔镁砂、电熔尖晶石、碳素材料、复合金属粉和钛白粉总质量的4％)，通过高速混碾机混碾：先加入电熔镁砂(除小于200目的电熔镁砂)、电熔尖晶石、复合金属粉和钛白粉低速混碾550转/分1～2分钟，再加入一半质量的液体酚醛树脂低速混碾550转/分1～2分钟，然后加入碳素材料低速混碾550转/分2～3分钟，继续加入剩余的一半质量的液体酚醛树脂低速混碾550转/分1～2分钟，最后加入小于200目的电熔镁砂高速混碾1100转/分时间10分钟，混碾结束出料温度控制在45～60℃，将混好的泥料在1000t吨位摩擦压砖机自动成型，成型制品自然干燥24小时后进入隧道干燥窑内按180℃、16h干燥制度进行干燥，得到耐火砖；碳素材料为：-100目97鳞片石墨和n220炭黑的混合物，比例为1:1；复合金属粉为：200目金属铝粉和200目硅粉的混合物，比例为5:1。对本发明实施例1制备的耐火砖进行性能检测，检测结果如下：项目指标要求实测指标检测方法mgo，％≥7581.74gb/t5069-2015c全，％≥33.54gb/t16555-2008气孔率，％≤66gb/t2997-2015体积密度，g/cm3≥3.03.11gb/t2997-2015常温耐压强度，mpa≥3585.2gb/t5072-2008高温抗折强度，mpa≥1312.7gb/t3002-2004实施例2电熔镁砂6～3mm22wt％、3～1mm25wt％、1～0mm20wt％、小于200目的细粉16wt％，0.088mm的电熔尖晶石8wt％，碳素材料3wt％，复合金属粉4wt％，325目钛白粉2wt％，外加3.5wt％液体酚醛树脂(液体酚醛树脂质量为电熔镁砂、电熔尖晶石、碳素材料、复合金属粉和钛白粉总质量的3.5％)，通过高速混碾机混碾：先加入电熔镁砂(除小于200目的电熔镁砂)、电熔尖晶石、复合金属粉和钛白粉低速混碾500转/分1～2分钟，再加入一半质量的液体酚醛树脂低速混碾500转/分1～2分钟，然后加入碳素材料低速混碾500转/分2～3分钟，继续加入剩余的一半质量的液体酚醛树脂低速混碾500转/分1～2分钟，最后加入小于200目的电熔镁砂高速混碾1000转/分10分钟，混碾结束出料泥料温度控制在45～60℃，混好的泥料在1000t吨位摩擦压砖机自动成型，成型制品自然干燥24小时后进入隧道干燥窑内按190℃、16h干燥制度进行干燥，得到耐火砖；碳素材料为：-100目97鳞片石墨和n220炭黑的混合物，比例为2:1；复合金属粉为：200目金属铝粉和200目硅粉的混合物，比例为7:1。对本发明实施例2制备的耐火砖进行性能检测，检测结果如下：项目指标要求实测指标检测方法mgo，％≥7581.22gb/t5069-2015c全，％≥34.57gb/t16555-2008气孔率，％≤65.9gb/t2997-2015体积密度，g/cm3≥3.03.11gb/t2997-2015常温耐压强度，mpa≥3583.9gb/t5072-2008高温抗折强度，mpa≥1313.4gb/t3002-2004实施例3电熔镁砂6～3mm22wt％、3～1mm24wt％、1～0mm22wt％、小于200目的细粉13.5wt％，0.088mm的电熔尖晶石7wt％，碳素材料5wt％，复合金属粉4.5wt％，325目钛白粉2wt％，外加3wt％液体酚醛树脂(液体酚醛树脂质量为电熔镁砂、电熔尖晶石、碳素材料、复合金属粉和钛白粉总质量的3％)，通过高速混碾机混碾：先加入电熔镁砂(除小于200目的电熔镁砂)、电熔尖晶石、复合金属粉和钛白粉低速混碾600转/分1～2分钟，再加入一半质量的液体酚醛树脂低速混碾600转/分1～2分钟，然后加入碳素材料低速混碾600转/分2～3分钟，继续加入剩下的一半质量的液体酚醛树脂低速混碾600转/分1～2分钟，最后加入细粉(小于200目的电熔镁砂)高速混碾1200转/分10分钟，混碾结束出料温度控制在45～60℃，将混好的泥料在1000吨位摩擦压砖机自动成型，成型制品自然干燥24小时后进入隧道干燥窑内按200℃、16h干燥制度进行干燥，得到耐火砖；碳素材料为：-100目97鳞片石墨和n220炭黑的混合物，比例为4:1；复合金属粉为：200目金属铝粉和200目硅粉的混合物，比例为8:1。对本发明实施例3制备的耐火砖进行性能检测，检测结果如下：实施例4电熔镁砂6～3mm24wt％、3～1mm22wt％、1～0mm22wt％、小于200目的细粉16wt％，0.088mm的电熔尖晶石6wt％，碳素材料4wt％，复合金属粉3wt％，325目钛白粉3wt％，外加2.8wt％液体酚醛树脂(液体酚醛树脂质量为电熔镁砂、电熔尖晶石、碳素材料、复合金属粉和钛白粉总质量的2.8％)，通过高速混碾机混碾：先加入电熔镁砂(除小于200目的电熔镁砂)、电熔尖晶石、复合金属粉和钛白粉低速混碾550转/分1～2分钟，再加入一半质量的液体酚醛树脂低速混碾550转/分1～2分钟，然后加入碳素材料低速混碾550转/分2～3分钟，继续加入剩余的一半质量的液体酚醛树脂低速混碾550转/分1～2分钟，最后加入小于200目的电熔镁砂高速混碾1100转/分10分钟，混碾结束出料温度控制在45～60℃，将混好的泥料在1000t吨位摩擦压砖机自动成型，成型制品自然干燥24小时后进入隧道干燥窑内按200℃、16h干燥制度进行干燥，得到耐火砖；碳素材料为：-100目97鳞片石墨和n220炭黑的混合物，比例为3:1；复合金属粉为：200目金属铝粉和200目硅粉的混合物，比例为2:1。对本发明实施例4制备的耐火砖进行性能检测，检测结果如下：项目指标要求实测指标检测方法mgo，％≥7581.55gb/t5069-2015c全，％≥34.36gb/t16555-2008气孔率，％≤65.7gb/t2997-2015体积密度，g/cm3≥3.03.10gb/t2997-2015常温耐压强度，mpa≥3582.8gb/t5072-2008高温抗折强度，mpa≥1313.8gb/t3002-2004由以上实施例可知，本发明提供了一种耐火砖的制备方法，包括：将镁砂、尖晶石、碳素材料、复合金属粉、钛白粉和液体酚醛树脂混合，得到混合物；将所述混合物进行成型，得到坯体；将所述坯体进行干燥，得到耐火砖。本发明采用高纯电熔镁砂、碳素材料、电熔尖晶石为主要原料，通过添加复合金属粉、钛白粉等关键原料，并以液体酚醛树脂生产的一种高炉渣提钛用耐火砖，具有耐高温、高强耐磨、良好的抗渣性、抗氧化性和热震稳定性等优点。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3