不定形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，特别是一种不定形耐火材料及其制备方法。
【【背景技术】】
[0002]不定形耐火材料又可称为散状耐火材料，相较于耐火砖，具有工艺简单(省去烧成工序)、节约能源、成本低廉、便于机械化施工等特点，其中不定形耐火材料有一个很大的用途，即使用在高炉出铁口的炮泥，目前广泛应用的高炉出铁口炮泥属于Al2O3-S12-SiC-C系材料。其中，Al2O3和S12组分的合理搭配可以在高温下反应莫来石化，使得炮泥具有良好的抗侵蚀能力和适宜的荷重软化点，是影响炮泥使用寿命的关键因素；SiC是一种高温耐磨性的原材料，同时可以防止炭的氧化，作为炮泥的原材料可以改善其抗熔渣侵蚀和抗冲刷能力 <作为无水炮泥的主要原料之一，具有气孔率高、导热性及导电性好的特点，高的荷重变形温度和稳定的抗渣、抗热震性能，使出铁口保持还原气氛，对碳化硅、碳化网络、炭素材料起保护作用。一般的炮泥多采用焦油作为炮泥的结合剂，使炮泥具有可塑的操作性能外，还可以随温度升高而缩聚碳化，形成碳化网络，提高炮泥的高温强度和润湿角，然而，焦油只要一经受热便会释放出大量的苯并(a)芘，是一种极强的致癌物质，对环境和工作人员身体极为有害，同时焦油生产的炮泥在常温下容易变硬，且难以调整、可塑性差，不好进行打泥工作，影响泥在铁口的作业性。
[0003]因此，有必要寻找出一种对环境危害少，且具有较佳性能的炮泥材料。
【
【发明内容】
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[0004]为解决上述问题，本发明提供一种不定形耐火材料，包含下列成份:镁砂颗粒占5%?30%重量份、轻烧镁粉占5%?15%重量份、刚玉占20%?45%重量份、碳化硅占10%?20%重量份、焦炭占10%?18%重量份、黏土占6%?12%重量份、氮化硅铁占2%?8%重量份、苯并Oa)花低于500mg/kg的可石墨化煤浙青占3%?10%重量份以及以苯并(a)花低于500mg/kg的芳香烃类溶剂作为结合剂占12%?14%重量份。
[0005]更进一步的，还可以包含分散剂及偶联剂，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。
[0006]更进一步的，前述镁砂颗粒为烧结或电熔镁砂颗粒。
[0007]更进一步的，芳香烃类溶剂可选自煤焦油、蒽油、洗油、轻油、萘油、糠醛、甲苯及喹啉所构成的群组。
[0008]本发明再提出一种一种不定形耐火材料的制备方法，不定形耐火材料具有前述的成份，制备方法包含下列步骤:(I)依比例称取镁砂颗粒、轻烧镁粉、刚玉、碳化硅、焦炭占、黏土、氮化娃铁及苯并(a)花低于500mg/kg的可石墨化煤浙青进行混合,形成混合原料；
(2)将混合原料依比例加入苯并(a)芘低于500mg/kg的芳香烃类溶剂作为结合剂进行碾混即形成不定形耐火材料。
[0009]因此本发明的主要目的在于提出一种不定形耐火材料及制备方法，由于结合剂芳香烃类溶剂，并用低苯并(a)芘的可石墨化浙青，因此可有效降低耐火材料在高温环境中产生的有害物质，改善对人体及环境的危害。
[0010]本发明的又一目的在于提出一种不定形耐火材料及制备方法，由于在成份中加入了分散剂及偶联剂，使得不定形耐火材料的耐热性及结构韧性得到提升。
[0011]本发明的再一目的在于提出一种不定形耐火材料及制备方法，由于在成份中加入镁砂，使得不定形耐火材料熔渣的能力较强，也具有较好的抗热震性。
【【具体实施方式】】
[0012]本发明主要揭露一种不定形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，不再对不定形耐火材料成分作完整描述，在先说明。
[0013]本发明提供一种不定形耐火材料，包含下列成份:镁砂颗粒占5%?30%重量份、轻烧镁粉占5%?15%重量份、刚玉占20%?45%重量份、碳化硅占10%?20%重量份、焦炭占10%?18%重量份、黏土占6%?12%重量份、氮化硅铁占2%?8%重量份、苯并(a)芘低于500mg/kg的可石墨化煤浙青占3%?10%重量份以及以苯并(a)花低于500mg/kg的芳香烃类溶剂作为结合剂占12%?14%重量份。其中镁砂颗粒为烧结或电熔镁砂颗粒，芳香烃类溶剂为煤焦油、蒽油、洗油、轻油、萘油、糠醛、甲苯及喹啉所构成的群组。
[0014]此外，在上述成份中还可以进一步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。若加入的分散剂为阴离子性表面活性剂，则份量约为镁砂颗粒的1%?10%左右，若加入的分散剂为高分子型表面活性齐U，则份量约为焦炭的10%?30%左右；偶联剂的部分大约可占整体组份的0.5%?3%重量份。
[0015]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焦炭中炭素组分的润湿性，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，可以提升整体材料的致密化，能抑制氧和氧化物侵入，有助于抑制碳的氧化，提高使用寿命，从而提升材料整体性能。
[0016]再者，本发明中以镁砂和刚玉作为主要组成原料，在高温下可以反应生成镁铝尖晶石，化学稳定性好，对酸碱都有一定的适应性，抗熔渣的能力强，也具有较好的抗热震性，可以使基质在高温使用状态下趋于致密化。其中，当镁砂的加入量过少时，形成尖晶石的几率微小，无法发挥尖晶石化的优势，反而会成为A1203-SiC-Si02-C体系中的杂质降低体系的耐用性能；如果加入过多的镁砂，在高温下过度的尖晶石化也会劣化整体的组织结构，使整体使用性能大大降低，起不到改善性能的作用。因此，镁砂的加入量成为至关重要的因素，不足达不到预期的目的，过多又会影响使用效果。
[0017]黏土是调整不定形耐火材料可塑性不可缺少的塑性剂。焦炭具有气孔率高，导热及导电性好，荷重变形温度高，抗渣、抗热震性稳定，使不定形耐火材料在使用过程中保持还原气氛，对碳化硅、碳化网络、炭素材料起保护作用。
[0018]再更进一步的,本发明的成份中以苯并(a)花低于500mg/kg的可石墨化煤浙青取代传统使用的浙青，同时以苯并(a)芘低于500mg/kg的芳香烃类溶剂取代传统使用的焦油作为结合剂，因此在使用过程中可以有效降地苯并(a)芘的释出，改善不定形耐火材料对人员及环境的危害。
[0019]接著，本发明再提出一种一种不定形耐火材料的制备方法，不定形耐火材料具有前述的各项成份，制备方法包含下列步骤:
[0020](I)依前述比例称取镁砂颗粒、轻烧镁粉、刚玉、碳化硅、焦炭占、黏土、氮化硅铁及苯并(a)花低于500mg/kg的可石墨化煤浙青进行混合,形成混合原料；
[0021](2)再将混合原料依比例加入苯并(a)芘低于500mg/kg的芳香烃类溶剂作为结合剂进行碾混即形成不定形耐火材料。
[0022]本发明所提出的不定形耐火材料可以是一种无水炮泥。
[0023]以上所述仅为本发明较佳的实施方式，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域专门人士应可明了及实施，因此其他未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求中。
【主权项】
1.一种不定形耐火材料，其特征在于包含下列成份: 镁砂颗粒占5%?30%重量份； 轻烧镁粉占5%?15%重量份； 刚玉占20%?45%重量份； 碳化娃占10%?20%重量份； 焦炭占10%?18%重量份； 黏土占6%?12%重量份； 氮化娃铁占2%?8%重量份； 苯并(a)花低于500mg/kg的可石墨化煤浙青占3%?10%重量份； 及以苯并(a)芘低于500mg/kg的芳香烃类溶剂作为结合剂占12%?14% 重量份。2.根据权利要求1所述的不定形耐火材料，其特征在于:进一步包含分散剂及偶联剂，所述分散剂选自阴离子性表面活性剂及高分子型表面活性剂，所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂。3.根据权利要求1所述的不定形耐火材料，其特征在于:所述镁砂颗粒为烧结或电熔续砂颗粒。4.根据权利要求1所述的不定形耐火材料，其特征在于:所述芳香烃类溶剂选自煤焦油、蒽油、洗油、轻油、萘油、糠醛、甲苯及喹啉所构成的群组。5.一种不定形耐火材料的制备方法，所述不定形耐火材料具有权利要求1所述成份，其特征在于包含下列步骤: (1)依比例称取镁砂颗粒、轻烧镁粉、刚玉、碳化硅、焦炭占、黏土、氮化硅铁及苯并(a)花低于500mg/kg的可石墨化煤浙青进行混合,形成混合原料； (2)将所述混合原料依比例加入苯并(a)芘低于500mg/kg的芳香烃类溶剂作为结合剂进行碾混，即形成所述不定形耐火材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)进一步包含加入分散剂及偶联剂，所述分散剂选自阴离子性表面活性剂及高分子型表面活性剂，所述偶联剂为钛酸酯类偶联剂。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于:所述芳香烃类溶剂选自煤焦油、蒽油、洗油、轻油、萘油、糠醛、甲苯及喹啉所构成的群组。
【专利摘要】本发明提出一种不定形耐火材料及制备方法，包含镁砂颗粒5%～30%重量份、轻烧镁粉5%～15%重量份、刚玉20%～45%重量份、碳化硅10%～20%重量份、焦炭10%～18%重量份、黏土6%～12%重量份、氮化硅铁2%～8%重量份、可石墨化煤沥青3%～10%重量份及芳香烃类溶剂，首先将镁砂颗粒、轻烧镁粉、刚玉、碳化硅、焦炭、黏土、氮化硅铁及可石墨化煤沥青依比例进行混合，再将芳香烃类溶剂加入后进行碾混，即可得到不定形耐火材料。
【IPC分类】C04B35/632, C04B35/66
【公开号】CN104944967
【申请号】CN201410126433
【发明人】郑旗, 赵希娟, 范咏莲, 钱雷
【申请人】中冶建筑研究总院有限公司, 中国京冶工程技术有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2014年3月31日