一種白云石碳磚的制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種白云石碳磚的制備方法，涉及一種白云石碳磚的制備方法，該方法選用5-8mm的電熔鎂砂，5-3mm，3-1mm，1-0mm和<0.088mm的粒度的顆粒選用CaO≥50%的鎂鈣砂，以鱗片石墨為碳源，以無(wú)水熱塑性酚醛樹(shù)脂為結(jié)合劑，以烏洛托品為固化劑，加入硅粉為抗氧劑。成型時(shí)磚坯的密度控制在2.92-3.05g/cm3，在真空或氣氛保護(hù)下熱處理，熱處理的溫度為150-600℃，生產(chǎn)出CaO≥40%的高性能白云石碳磚。本發(fā)明采用合理配方和熱處理?xiàng)l件，解決了CaO>40%或更高的鎂鈣碳磚生產(chǎn)技術(shù)的難題，成功的生產(chǎn)出CaO>40%或更高的高性能鎂鈣碳磚。起到替代鎂碳磚及鋁鎂炭磚的作用，有效的保護(hù)我國(guó)的優(yōu)質(zhì)菱鎂礦、礬土礦和石墨資源。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種白云石碳磚的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碳磚的制備方法，特別是涉及一種白云石碳磚的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鎂鈣系耐火材料具有良好的耐高溫、抗渣性、耐熱震性、高溫真空下穩(wěn)定性及凈化鋼液的功能，是冶煉潔凈鋼生產(chǎn)中的首選耐火材料。鎂鈣系耐火材料還具有低值、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是水泥回轉(zhuǎn)窯中鎂鉻磚的最佳替代材料。此外，嚴(yán)重?fù)p毀后的鎂鈣系耐火制品還可以作為土壤的改質(zhì)劑，是一種綠色環(huán)保型耐火材料。隨著鋼鐵及水泥工業(yè)的快速發(fā)展及耐火制品性能的進(jìn)一步提高，鎂鈣系耐火材料的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。
[0003]我國(guó)白云石、菱鎂礦儲(chǔ)量豐富，純度高、分布廣，白云石礦40億噸以上，菱鎂礦資源儲(chǔ)量達(dá)35億噸，我國(guó)的鎂資源占世界總量的22.5%，居世界首位。但伴隨著菱鎂礦和礬土資源的過(guò)渡開(kāi)發(fā)，這些國(guó)家戰(zhàn)略資源面臨著枯竭的危險(xiǎn)，尤其是特級(jí)菱鎂礦和礬土礦儲(chǔ)量已經(jīng)很少。菱鎂礦的主產(chǎn)區(qū)主要集中在遼寧省，礬土礦主要集中在山西省和河南省。全國(guó)各地都需要從遼寧省引進(jìn)高純鎂砂或電熔鎂砂等鎂質(zhì)原料，從山西省和河南省引進(jìn)礬土資源，采購(gòu)成本及運(yùn)輸成本極高。而白云石的儲(chǔ)量更加豐富，我國(guó)幾乎每省都有優(yōu)質(zhì)的白云石資源。如果通過(guò)開(kāi)發(fā)研究解決高純鎂鈣砂抗水化、抗剝落性差等共性技術(shù)問(wèn)題，其將可以替代高純鎂砂或電熔鎂砂及氧化鋁，廣泛應(yīng)用于冶金和建材行業(yè)，成為原料采礦成本低、運(yùn)輸成本低、資源分布范圍廣、性?xún)r(jià)比高的堿性耐火材料，能有效地保護(hù)國(guó)家有限的鎂資源。
[0004]石墨廣泛應(yīng)用于電子、軍事、航天、國(guó)防、核工業(yè)等領(lǐng)域。曾有專(zhuān)家預(yù)言:20世紀(jì)是硅的世紀(jì)，21世紀(jì)將是石墨的世紀(jì)。我國(guó)石墨礦儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的75%，生產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的72%，石墨是我國(guó)少有的幾種具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的礦產(chǎn)之一。但我國(guó)石墨資源面臨濫采亂掘、采富棄貧、粗放經(jīng)營(yíng)等諸多亂象，如果不加以保護(hù)，我國(guó)石墨資源或?qū)⒃?0年內(nèi)耗盡，保護(hù)石墨資源已經(jīng)成為我國(guó)的當(dāng)務(wù)之急。
[0005]鎂鈣碳磚是以白云石和石墨為主要材料，不經(jīng)燒成而能直接使用的耐火材料，具有節(jié)能、熱震穩(wěn)定性良好，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，同時(shí)具有良好的抗渣性，若采用高性能的鎂鈣碳質(zhì)耐火材料在鋼包的熔池中替代鎂碳磚及鋁鎂炭磚，將有效的保護(hù)我國(guó)的優(yōu)質(zhì)菱鎂礦、礬土礦和石墨資源。
[0006]目前，CaO含量為20-30%的鎂鈣碳磚生產(chǎn)技術(shù)比較成熟，在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，但Ca0>40%或更高的鎂鈣碳磚生產(chǎn)技術(shù)有待提高，特別在生產(chǎn)過(guò)程中j就出現(xiàn)裂紋，水化等問(wèn)題，導(dǎo)致Ca0>40%或更高的鎂鈣碳磚生產(chǎn)技術(shù)不過(guò)關(guān)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種白云石碳磚的制備方法，該方法選用電熔鎂砂和鎂鈣砂，以鱗片石墨為碳源，以無(wú)水熱塑性酚醛樹(shù)脂為結(jié)合劑，以烏洛托品為固化劑，加入硅粉為抗氧劑，生產(chǎn)出CaO ^ 40%的高性能白云石碳磚。在鋼的熔池中替代鎂碳磚及鋁鎂炭磚，使之保護(hù)了我國(guó)的優(yōu)質(zhì)菱鎂礦、礬土礦和石墨資源。
[0008]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種白云石碳磚的制備方法，所述方法包括:選用粒度5-8mm的電熔鎂砂3-lmm, 1-Omm和〈0.088mm的粒度選用CaO彡50%的白云石砂，以鱗片石墨為碳源，以無(wú)水熱塑性酚醛樹(shù)脂為結(jié)合劑，以烏洛托品為固化劑，加入硅粉為抗氧劑；成型時(shí)磚坯的密度控制在2.92-3.05g/cm3，成型后經(jīng)熱處理，生產(chǎn)出CaO彡40%高性能白云石碳磚；
其制備步驟如下:
1)打開(kāi)混砂機(jī)，先投入粒度為8-5mm、5-3mm、3-lmm和O-1mm的鎂砂、白云石砂和烏洛托品混I分鐘，加入酚醛樹(shù)脂，混2分鐘，再加入石墨，混3分鐘，最后加入粒度< 0.088mm的白云石細(xì)粉、硅粉，混3分鐘，出料；
2)將混好的物料于模具中成坯，然后置于真空或氮?dú)獗Ｗo(hù)或CO2氣體保護(hù)爐中加熱，于150-600°C下，加熱0.5-8h，后在70°C石蠟中浸泡半小時(shí)，得白云石磚成品；
各原料按重量份配比如下:
8-5 mm的鎂砂5-8份；
5-3謹(jǐn)?shù)陌自剖?2-15份；
3-1謹(jǐn)?shù)陌自剖?3-36份；
0-1謹(jǐn)?shù)陌自剖?0-25份；
<0.088mm的白云石細(xì)粉16-20份；
石墨5-10份；
硅粉0.5-2.5份；
酚醛樹(shù)脂的加入量為白云石、鎂砂、石墨和硅粉總重量的2.5-4.5%，烏洛托品的加入量為酚醛樹(shù)脂的10-15%。
[0009]所述的一種白云石碳磚的制備方法，所述粒度5-8的顆粒選用Mg0>97.0%的電熔鎂砂，粒度為5-3mm，3-lmm的顆粒選用CaO彡50%的優(yōu)質(zhì)白云石砂，粒度為1-Omm和〈0.088mm的細(xì)粉選用CaO彡50%的優(yōu)質(zhì)白云石粉。
[0010]所述的一種白云石碳磚的制備方法，所述碳磚成型后熱處理氣氛為真空或氮?dú)獗Ｗo(hù)或CO2氣體保護(hù)，熱處理溫度為150-600°c。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
本發(fā)明的創(chuàng)造性在于在制備CaO ^ 40%或更高的高性能白云石碳磚。高性能的鎂鈣碳質(zhì)耐火材料在鋼包的熔池中替代鎂碳磚及鋁鎂炭磚，將有效的保護(hù)我國(guó)的優(yōu)質(zhì)菱鎂礦、礬土礦和石墨資源。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0013]實(shí)施例1: 一種制備CaO彡40%高性能白云石碳磚的方法 (一)方法如下:
I)將粒度為8-5 mm、5-3mm、3-lmm和O-1mm的鎂砂、Ca0>50優(yōu)質(zhì)白云石砂和烏洛托品混約1-2分鐘，加入酚醛樹(shù)脂，混約2-4分鐘，再加入石墨，混約3分鐘，最后加入粒度
<0.088mm的Ca0>50優(yōu)質(zhì)白云石細(xì)粉、硅粉，混約3分鐘，出料；各原料按重量份配比如下: 8-5 mm的鎂砂5_8份、 5_3mm的白云石砂12-15份、
3-lmm的白云石砂33-36份、
O-1mm的白云石砂20-25份、
<0.088mm的白云石細(xì)粉 16-20份、
石墨5-9份、
硅粉0.5-2.5份、
酚醛樹(shù)脂的加入量為白云石、鎂砂、石墨和硅粉總重量的2.5-4.5%，
烏洛托品的加入量為酚醛樹(shù)脂的10-15%。
[0014]2)將混好的物料于模具中成坯，成型時(shí)磚坯的密度控制在2.92-3.05g/cm3，然后置于真空爐中加熱，于150-600°C下，加熱0.5-8h，后在70°C石蠟中浸泡半小時(shí)，制得白云石碳磚。
[0015](二)檢測(cè)結(jié)果
CaO彡40%的白云石碳磚的預(yù)期理化指標(biāo)如下:CaO彡40%, MgO彡43%，C=7±2%，體積密度(BD)彡2.90 g/cm3，耐壓強(qiáng)度(CCS)彡30 MPa，顯氣孔率(AP) ( 8.0%。
[0016]15000C X2h/s 還原燒成時(shí)的指標(biāo):AP ( 14%, BD 彡 2.85 g/cm3, CCS 彡 20 MPa。
[0017]實(shí)施例2: 一種制備CaO彡50%高性能白云石碳磚的方法 (一)方法如下:
I)將粒度為8-5 mm、5-3mm、3-lmm和O-1mm的鎂砂、Ca0>50優(yōu)質(zhì)白云石砂和烏洛托品混約1-2分鐘，加入酚醛樹(shù)脂，混約2-4分鐘，再加入石墨，混約3分鐘，最后加入粒度
<0.088mm的Ca0>55%白云石細(xì)粉、硅粉，混約3分鐘，出料；各原料按重量份配比如下: 8-5 mm的鎂砂5_8份、
5_3mm的白云石砂12-15份、
3-lmm的白云石砂33-36份、
O-1mm的白云石砂20-25份、
<0.088mm的白云石細(xì)粉 16-20份、
石墨6-10份、
硅粉0.5-2.5份、
酚醛樹(shù)脂的加入量為白云石、鎂砂、石墨和硅粉總重量的2.5-4.5%，
烏洛托品的加入量為酚醛樹(shù)脂的10-15%。
[0018]2)將混好的物料于模具中成坯，成型時(shí)磚坯的密度控制在2.92-3.05g/cm3，然后置于氮?dú)鉅t中加熱，于550-600°C下，加熱0.5-8h，后在70°C石蠟中浸泡半小時(shí)，制得白云石碳磚。
[0019](二)檢測(cè)結(jié)果:
CaO彡50%的白云石碳磚的預(yù)期理化指標(biāo)如下:CaO彡50%, MgO彡33%，C=8±2%，體積密度(BD)彡2.88 g/cm3，耐壓強(qiáng)度(CCS)彡30 MPa，顯氣孔率(AP) ( 8.0%。
[0020]15000C X2h/s 還原燒成時(shí)的指標(biāo):AP ( 14%, BD 彡 2.83 g/cm3，CCS 彡 20 MPa。[0021 ] 實(shí)施例3; 一種制備CaO彡50%高性能白云石碳磚的方法
(一)方法如下:
I)將粒度為8-5 mm、5-3mm、3-lmm和0_1_的鎂砂、Ca0>50白云石砂和烏洛托品混約1-2分鐘，加入酚醛樹(shù)脂，混約2-4分鐘，再加入石墨，混約3分鐘，最后加入粒度< 0.088mm的CaO>55%白云石細(xì)粉、硅粉，混約3分鐘，出料；各原料按重量份配比如下:
8-5 mm的鎂砂5_8份、
5_3mm的白云石砂12-15份、
3-lmm的白云石砂33-36份、
O-1mm的白云石砂20-25份、
<0.088mm的白云石細(xì)粉 16-20份、
石墨5-9份、
硅粉0.5-2.5份、
酚醛樹(shù)脂的加入量為白云石、鎂砂、石墨和硅粉總重量的2.5-4.5%，
烏洛托品的加入量為酚醛樹(shù)脂的10-15%。
[0022]2)將混好的物料于模具中成坯，成型時(shí)磚坯的密度控制在2.92-3.05g/cm3，然后置于CO2氣氛保護(hù)爐中加熱,于150-600°C下,加熱0.5-8h,制得白云石碳磚。
[0023](二)檢測(cè)結(jié)果:
CaO彡50%的白云石碳磚的預(yù)期理化指標(biāo)如下:CaO彡50%, MgO彡33%，C=5_ll%，BD 彡 2.88 g/cm3, CCS 彡 30 MPa, AP ( 8.0%。
[0024]15000C X2h/s 還原燒成時(shí)的指標(biāo):AP ( 14%, BD 彡 2.83 g/cm3，CCS 彡 20 MPa。
【權(quán)利要求】
1.一種白云石碳磚的制備方法，其特征在于，所述方法包括:選用粒度5-8mm的電熔鎂砂,5_3mm, 3-lmm, 1-Omm和〈0.088mm的粒度選用CaO ^ 50%的白云石砂，以鱗片石墨為碳源，以無(wú)水熱塑性酚醛樹(shù)脂為結(jié)合劑，以烏洛托品為固化劑，加入硅粉為抗氧劑；成型時(shí)磚坯的密度控制在2.92-3.05g/cm3，成型后經(jīng)熱處理，生產(chǎn)出CaO彡40%高性能白云石碳磚； 其制備步驟如下: 打開(kāi)混砂機(jī)，先投入粒度為8-5 mm、5-3mm、3-lmm和0_1_的鎂砂、白云石砂和烏洛托品混I分鐘，加入酚醛樹(shù)脂，混2分鐘，再加入石墨，混3分鐘，最后加入粒度< 0.088mm的白云石細(xì)粉、硅粉，混3分鐘，出料； 將混好的物料于模具中成坯，然后置于真空或氮?dú)獗Ｗo(hù)或CO2氣體保護(hù)爐中加熱，于150-600°C下，加熱0.5-8h，后在70°C石蠟中浸泡半小時(shí)，得白云石磚成品； 各原料按重量份配比如下: 8-5 mm的鎂砂5-8份； 5-3謹(jǐn)?shù)陌自剖?2-15份； 3-1謹(jǐn)?shù)陌自剖?3-36份； 0-1謹(jǐn)?shù)陌自剖?0-25份； < 0.088mm的白云石細(xì)粉16-20份； 石墨5-10份； 硅粉0.5-2.5份； 酚醛樹(shù)脂的加入量為白云石、鎂砂、石墨和硅粉總重量的2.5-4.5%，烏洛托品的加入量為酚醛樹(shù)脂的10-15%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白云石碳磚的制備方法，其特征在于，所述粒度5-8的顆粒選用Mg0>97.0%的電熔鎂砂，粒度為5-3mm，3-lmm的顆粒選用CaO彡50%的優(yōu)質(zhì)白云石砂，粒度為1-Omm和〈0.088mm的細(xì)粉選用CaO彡50%的優(yōu)質(zhì)白云石粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白云石碳磚的制備方法，其特征在于，所述碳磚成型后熱處理氣氛為真空或氮?dú)獗Ｗo(hù)或CO2氣體保護(hù)，熱處理溫度為150-600°c。
【文檔編號(hào)】C04B35/66GK104261845SQ201410480471
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】曹大力 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工大學(xué)