本发明涉及镁碳砖
技术领域：
，尤其涉及一种改性镁碳砖及其制备方法。
背景技术：
：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，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，要使电炉水冷挂渣延长炉龄确保高效经济顺行，尽快实现达产达效的产业化目标，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)良好的导热性能和抗氧化性能。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。如何获得性能更好的碳化炉用耐火砖成分为本领域技术人员研究的热点。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性镁碳砖及其制备方法，本发明提供的改性镁碳砖具有良好的性能，适宜作为碳化炉用耐火砖。本发明提供了一种改性镁碳砖的制备方法，包括：将镁砂、铝镁钙复相材料、石墨、复合金属粉和复合结合剂混合，得到混合料；所述铝镁钙复相材料包括：0.3～0.35wt％的sio2；81～82wt％的al2o3；6.5～7.5wt％的cao；10.5～11.5wt％的mgo；所述复合金属粉包括金属铝粉和金属锌粉；将所述混合料进行成型，得到坯体；将所述坯体进行干燥，得到改性镁碳砖。在本发明中，所述镁砂优选为电熔镁砂；所述电熔镁砂优选包括：0.65～1.5wt％的sio2；0.3～1.5wt％的cao；97～99wt％的mgo。在本发明中，sio2的质量含量优选为0.68wt％；cao的质量含量优选为0.4％；mgo的质量含量优选为97.46％。在本发明中，所述电熔镁砂的体积密度优选为3～4g/cm3，更优选为3.48g/cm3。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；在本发明中，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是指1mm以下，1mm应算为3～1mm的粒级，不存在端点归属不清楚。在本发明中，6～3mm、3～1mm和1～0mm粒度的镁砂优选采用破碎机制备，小于200目的镁砂优选采用细磨设备制备。在本发明中，6～3mm粒度、3～1mm粒度、1～0mm粒度和小于200目粒度镁砂的质量比优选为(20～28)：(20～25)：(20～25)：(3～7)，更优选为(22～26)：(21～24)：(21～24)：(4～6)，最优选为(23～25)：(22～23)：(22～23)：5。在本发明中，所述铝镁钙复相材料可以采用钒钛渣和工业氧化铝配比制球后进行电熔冶炼制备得到；其中含有ma(镁铝尖晶石)、ca2(二铝酸钙)和ca6(六铝酸钙)三种物相。在本发明中，所述铝镁钙复相材料包括：0.3～0.35wt％的sio2；81～82wt％的al2o3；6.5～7.5wt％的cao；10.5～11.5wt％的mgo。在本发明中，所述sio2的质量含量优选为0.33％；所述al2o3的质量含量优选为81.45％；所述cao的质量含量优选为7.19％；所述mgo的质量含量优选为10.71％。在本发明中，所述铝钙镁复相材料的体积密度优选为2.5～3.5g/cm3，更优选为3.10g/cm3。在本发明中，所述铝镁钙复相材料可由市场购买获得。在本发明中，所述铝镁钙复相材料的粒度优选为1～0mm，即粒度为1mm以下。在本发明中，所述石墨中c的质量含量优选≥98％。在本发明中，所述石墨优选为大鳞片石墨；所述石墨的粒度优选为+100目，+100目指的是满足粒径100目筛上余量≥75％。在本发明中，所述复合金属粉包括金属铝粉和金属锌粉；所述复合金属粉的粒度优选为200～400目，更优选为250～350目，最优选为300目。在本发明中，所述金属铝粉和金属锌粉的质量比优选为(1～5)：1，更优选为(2～3)：1。在本发明中，所述复合结合剂包括含碳树脂和液体酚醛树脂。在本发明中，所述含碳树脂的软化点优选为220～250℃，最优选为235℃；所述含碳树脂粒度优选为为d50＝60um；所述含碳树脂中c的质量含量优选为80～85％，更优选为83％。在本发明中，所述液体酚醛树脂中c的质量含量优选≥42％。在本发明中，所述含碳树脂和液体酚醛树脂的质量比优选为1：(4～6)，更优选为1:5。在本发明中，镁砂、铝镁钙复相材料、石墨和复合金属粉的质量比优选为(63～85)：(2～5)：(17～24)：(2～4)，更优选为(70～80)：(3～4)：(19～22)：(2.5～3.5)，最优选为(73～77)：3.5：(20～21)：3。在本发明中，复合结合剂的质量优选为镁砂、铝镁钙复相材料、石墨和复合金属粉总质量的3～5％，更优选为3.5～4.5％，最优选为4％。在本发明中，所述混合的方法优选为混碾，更优选在高速混碾机中进行混碾；所述混合的方法最优选包括：将镁砂(除小于200目的镁砂)、铝镁钙复相材料和复合金属粉低速混碾1～2分钟，加入一半质量的复合结合剂低速混碾1～2分钟，然后再加入石墨低速混碾2～3分钟，继续加入剩余一半质量的复合结合剂低速混碾1～2分钟，最后加入小于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，出料的温度优选控制为45～60℃，更优选为50～55℃。在本发明中，所述成型优选采用摩擦压砖机自动成型；所述摩擦压砖机的吨位优选为1000t及以上。在本发明中，所述成型后优选将成型后的产品进行自然干燥，得到坯体；所述自然干燥的时间优选为20～30小时，更优选为22～28小时，最优选为24～26小时。在本发明中，优选将自然干燥的产品(坯体)在隧道干燥窑内进行干燥；所述干燥的温度优选为180～200℃，更优选为185～195℃，最优选为190℃；所述干燥的时间优选为12～18小时，更优选为14～16小时。本发明还提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的改性镁碳砖；所述改性镁碳砖的制备方法与上述技术方案一致，在此不再赘述。本发明采用高纯电熔镁砂、高纯鳞片石墨、amc复相材料(铝镁钙复相材料)为主要原料，通过添加复合金属粉，并以复合有机结合剂制备的高温碳化炉用改性镁碳砖，具有耐高温、高强高导热、良好的抗渣性、抗氧化性和热震稳定性等优点，可适用于高炉渣提钛冶炼水冷碳化炉炉衬。与现有高温碳化炉用普通14c镁碳砖相比，本发明提供的改性镁碳砖除采用电熔镁砂、石墨和金属抗氧化剂外，还加入了amc复相材料，同时引入金属锌和作为软结合剂的含碳树脂；这些原料改进了镁碳砖的应力吸收结构，提高了碳化后的强度和热态抗折强度，增强了热震稳定性和抗渣侵蚀性，可以延缓砖的蚀损提高炉龄，在攀钢示范线高温碳化炉中取得良好的使用效果。本发明提供的改性镁碳砖全碳含量大于18％以上，导热率达到18.5w/m·k适用于各类水冷电炉、转炉的冶炼；其高温性能好，使用寿命高，在攀钢示范线高温碳化炉取得不错的使用效果。本发明中高温碳化炉用改性镁碳砖的成功开发和应用，不但为高温碳化炉实现达产达效攻关目标提供了强大技术支持，也为高炉渣提钛冶炼的技术进步和新一代电炉耐火材料选择的提供技术储备；同时还大大提升了耐火材料技术研发水平，进一步扩大了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均为市售商品，成分如下表所示：实施例1电熔镁砂6～3mm22wt％、3～1mm25wt％、1～0mm20wt％、小于200目的细粉3wt％，1～0mm的amc复相材料5wt％，复合金属粉3wt％，大鳞片石墨22wt％，外加3.5wt％复合结合剂(复合结合剂的质量为电熔镁砂、amc复相材料、复合金属粉和大鳞片石墨总质量的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)、amc复相材料、复合金属粉在高速混碾机中低速混碾550转/分1～2分钟，再加入一半质量的复合结合剂低速混碾550转/分1～2分钟，然后加入石墨低速混碾550转/分2～3分钟，继续加入剩下的一半质量的复合结合剂低速混碾550转/分1～2分钟，最后加入小于200目电熔镁砂高速混碾1100转/分12分钟，混碾结束出料温度控制在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180℃、16h干燥制度进行干燥，得到改性镁碳砖；复合金属粉为：200目金属铝粉和400目金属锌粉的混合物，质量比例为5:1；复合结合剂为：含碳树脂+液体酚醛树脂，质量比例为1:6。对本发明实施例1制备的改性镁碳砖进行性能检测，检测结果如下：项目指标要求实测指标检测方法mgo，％≥6868.82gb/t5069-2015c全，％≥1823.36gb/t16555-2008气孔率，％≤31.8gb/t2997-2015体积密度，g/cm3≥2.962.97gb/t2997-2015常温耐压强度，mpa≥3536.2gb/t5072-2008高温抗折强度，mpa≥1012.7gb/t3002-2004实施例2电熔镁砂6～3mm25wt％、3～1mm24wt％、1～0mm21wt％、小于200目的细粉7wt％，1～0mm的amc复相材料2wt％，复合金属粉3wt％，大鳞片石墨18wt％，外加3wt％复合结合剂(复合结合剂的质量为电熔镁砂、amc复相材料、复合金属粉和大鳞片石墨总质量的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)、amc复相材料、复合金属粉在高速混碾机低速混碾500转/分1～2分钟，再加入一半质量的复合结合剂低速混碾500转/分1～2分钟，然后加入石墨低速混碾500转/分2～3分钟，继续加入剩下的一半质量的复合结合剂低速混碾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12分钟，混碾结束出料温度控制在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，得到改性镁碳砖；复合金属粉为：200目金属铝粉和400目金属锌粉的混合物，质量比例为2:1；复合结合剂为：含碳树脂+液体酚醛树脂，质量比例为1:5。对本发明实施例2制备的改性镁碳砖性能进行检测，检测结果如下：项目指标要求实测指标检测方法mgo，％≥6873.92gb/t5069-2015c全，％≥1819.44gb/t16555-2008气孔率，％≤3.02.0gb/t2997-2015体积密度，g/cm3≥2.962.98gb/t2997-2015常温耐压强度，mpa≥3539.5gb/t5072-2008高温抗折强度，mpa≥1013.2gb/t3002-2004实施例3电熔镁砂6～3mm28wt％、3～1mm24wt％、1～0mm20wt％、小于200目的细粉5wt％，1～0mm的amc复相材料4wt％，复合金属粉2wt％，大鳞片石墨17wt％，外加3wt％水性结合剂(复合结合剂的质量为电熔镁砂、amc复相材料、复合金属粉和大鳞片石墨总质量的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)、amc复相材料、复合金属粉在高速混碾机低速混碾600转/分1～2分钟，再加入一半质量的复合结合剂低速混碾600转/分1～2分钟，然后加入石墨低速混碾600转/分2～3分钟，继续加入剩下的一半质量的复合结合剂低速混碾600转/分1～2分钟，最后加入小于200目的电熔镁砂高速混碾1200转/分12分钟，混碾结束出料温度控制在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200℃、16h干燥制度进行干燥，得到改性镁碳砖；复合金属粉为：200目金属铝粉和400目金属锌粉的混合物，质量比例为1:1；复合结合剂为：含碳树脂+液体酚醛树脂，质量比例为1:5。对本发明实施例3制备的改性镁碳砖性能进行检测，检测结果为：项目指标要求实测指标检测方法mgo，％≥6875.09gb/t5069-2015c全，％≥1818.46gb/t16555-2008气孔率，％≤3.02.4gb/t2997-2015体积密度，g/cm3≥2.963.00gb/t2997-2015常温耐压强度，mpa≥3541.6gb/t5072-2008高温抗折强度，mpa≥1011.8gb/t3002-2004实施例4电熔镁砂6～3mm24wt％、3～1mm22wt％、1～0mm25wt％、小于200目的细粉3wt％，1～0mm的amc复相材料3wt％，复合金属粉3wt％，大鳞片石墨20wt％，外加5wt％复合结合剂(复合结合剂的质量为电熔镁砂、amc复相材料、复合金属粉和大鳞片石墨总质量的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)、amc复相材料、复合金属粉在高速混碾机低速混碾550转/分1～2分钟，再加入一半质量的复合结合剂低速混碾550转/分1～2分钟，然后加入石墨低速混碾550转/分2～3分钟，继续加入剩下的一半质量的复合结合剂低速混碾550转/分1～2分钟，最后加入小于200目电熔镁砂高速混碾1100转/分12分钟，混碾结束出料温度控制在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，得到改性镁碳砖；复合金属粉为：200目金属铝粉和400目金属锌粉的混合物，质量比例为3:1；复合结合剂为：含碳树脂+液体酚醛树脂，质量比例为1:3。对本发明实施例4制备的改性镁碳砖的性能进行检测，检测结果为：项目指标要求实测指标检测方法mgo，％≥6872.08gb/t5069-2015c全，％≥1821.40gb/t16555-2008气孔率，％≤3.01.7gb/t2997-2015体积密度，g/cm3≥2.962.97gb/t2997-2015常温耐压强度，mpa≥3536.6gb/t5072-2008高温抗折强度，mpa≥1012.8gb/t3002-2004实施例5电熔镁砂6～3mm25wt％、3～1mm22wt％、1～0mm20wt％、小于200目的细粉3wt％，1～0mm的amc复相材料2wt％，复合金属粉4wt％，大鳞片石墨24wt％，外加5wt％复合结合剂(复合结合剂的质量为电熔镁砂、amc复相材料、复合金属粉和大鳞片石墨总质量的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)、amc复相材料、复合金属粉在高速混碾机低速混碾550转/分1～2分钟，再加入一半质量的复合结合剂低速混碾550转/分1～2分钟，然后加入石墨低速混碾550转/分2～3分钟，继续加入剩下的一半质量的复合结合剂低速混碾550转/分1～2分钟，最后加入小于200目电熔镁砂高速混碾1100转/分12分钟，混碾结束出料温度控制在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200℃、16h干燥制度进行干燥，得到改性镁碳砖；复合金属粉为：200目金属铝粉和400目金属锌粉的混合物，质量比例为3:1；复合结合剂为：含碳树脂+液体酚醛树脂，质量比例为1:4。对本发明实施例5制备得到的改性镁碳砖进行性能检测，检测结果为：由以上实施例可知，本发明提供了一种改性镁碳砖的制备方法，包括：将镁砂、铝镁钙复相材料、石墨、复合金属粉和复合结合剂混合，得到混合料；将所述混合料进行成型，得到坯体；将所述坯体进行干燥，得到改性镁碳砖。本发明采用高纯电熔镁砂、高纯鳞片石墨、铝镁钙复相材料为主要原料，通过添加复合金属粉，并以复合有机结合剂制备的高温碳化炉用改性镁碳砖，具有耐高温、高强高导热、良好的抗渣性、抗氧化性和热震稳定性等优点，可适用于高炉渣提钛冶炼水冷碳化炉炉衬。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12