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      一種改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚及其制備方法與流程

      文檔序號:12340890閱讀:684來源:國知局
      一種改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚及其制備方法與流程

      本發(fā)明屬于冶金、有色、玻璃、水泥窯用高級耐火材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚及其制備方法。



      背景技術(shù):

      在爐外精煉方法中主要有RH、DH、VAD、VD、VOD、ASEA-SKF、LF等,其中RH法是最重要的一種,是將真空精煉與鋼水循環(huán)結(jié)合起來的一種方法,具有處理周期短、生產(chǎn)能力大、精煉效果好、容易操作等一系列優(yōu)點,在煉鋼生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。而RH精煉裝置對耐火材料的真空穩(wěn)定性、高溫性能、抗沖刷性能、抗渣性能和抗熱震性能都有苛刻的要求。長期以來的使用經(jīng)驗表明,酸性、中性及含碳耐火材料均不能適應(yīng)RH爐的工況條件,而只有高溫?zé)傻逆V鉻磚才是其合適的爐襯材料,然而鎂鉻磚中含有Cr2O3會和堿金屬氧化物反應(yīng)生成六價格化物等有毒物質(zhì)會造成嚴重污染。

      隨著公眾環(huán)保意識的加強和政府對環(huán)境污染整治工作的日益重視,近年來,國內(nèi)的幾家大型鋼廠的RH爐開始使用無鉻的鎂尖晶石磚,雖然滿足RH精煉裝置處理鋼的要求,但是仍存在價格昂貴,使用壽命短等問題。因此如何降低成本,開發(fā)高效使用壽命長綠色環(huán)保的耐火材料,一直是耐火行業(yè)高度重視的技術(shù)經(jīng)濟問題。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,本發(fā)明的目的在于提供一種改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚及其制備方法,該改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚純度高、密度大、強度高、高溫?zé)嵴鸱€(wěn)定性好、耐腐蝕性強且抗熔融金屬和抗氧化能力強、無有害氣體排放符合綠色耐材標準;該制備方法簡單、成本低、無碳無鉻排放、無污染,具有實際應(yīng)用性。

      為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚,包括骨料、粉料和結(jié)合劑,所述骨料的原料按重量份數(shù)組成如下:高純度鎂砂(MgO≥99%,粒度5-150目)65-80份、高純度鎂鋁尖晶石(MgO≥23%,Al2O3≥65%,粒度5-150目)15-35份;所述粉料的原料按重量份數(shù)組成如下:電熔鎂砂粉(MgO≥97%,粒度300-350目)1-5份、電熔鎂鋁尖晶石砂微粉(MgO含量23%-24%, AL2O3 含量75%-76%,粒度300-350目)1-5份、電熔鎂鋁尖晶石砂超細粉(MgO含量23%-24%, AL2O3 含量75%-76%,粒度2500-3000目)1-3份、脫硅氧化鋯(粒度300-350目)1-3份、氧化鈦(粒度300-350目)1-3份、燒結(jié)劑(粒度300-350目)0.1-0.5份、活性氧化鋁微粉(粒度300-350目)1-3份;結(jié)合劑3-4份。

      所述高純度鎂砂包括高純度燒結(jié)鎂砂和高純度電熔鎂砂,高純度燒結(jié)鎂砂和高純度電熔鎂砂按重量份數(shù)比40-55:22投料。

      所述高純度鎂鋁尖晶石包括高純度燒結(jié)鎂鋁尖晶石和高純度電熔鎂鋁尖晶石,高純度燒結(jié)鎂鋁尖晶石和高純度電熔鎂鋁尖晶石按重量份數(shù)比15-25:5-10投料。

      所述燒結(jié)劑為稀土氧化物。

      所述稀土氧化物為氧化釔、氧化鑭或氧化鐿。

      所述結(jié)合劑為紙漿液。

      一種改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚的制備方法,步驟如下。

      (1)按重量份數(shù)秤取高純度鎂砂和高純度鎂鋁尖晶石,放入破碎機中進行破碎,破碎之后加入球磨機中進行粉碎,粉碎之后再用振動篩篩出粒度為5-150目的骨料。

      (2)按重量份數(shù)秤取電熔鎂砂粉、電熔鎂鋁尖晶石砂微粉、電熔鎂鋁尖晶石砂超細粉、脫硅氧化鋯、氧化鈦、燒結(jié)劑和活性氧化鋁微粉,放入容器中混合配置成粉料。

      (3)混料:將配制的骨料放入泥料混煉機中,加入結(jié)合劑,轉(zhuǎn)速25r/min攪拌時間5-10分鐘至結(jié)合劑包裹在骨料表面;再加入粉料繼續(xù)混合攪拌,攪拌時間20-30分鐘。

      (4)成型:稱量一定量的混料放入壓機中成型,壓機壓力為630噸-1000噸。

      (5)干燥:將成型的復(fù)合磚坯放入干燥窯進行干燥,干燥溫度為90℃-150℃,干燥時間12-16小時。

      (6)燒成:將干燥后的復(fù)合磚坯送入1700℃-1800℃的窯中燒制7-8小時。

      本發(fā)明的有益效果。

      (1)本發(fā)明改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚是首例采用鎂含量99%的高純度鎂砂作為原料,首例采用稀土氧化物改性鎂鋁尖晶石復(fù)合磚,創(chuàng)造出鎂鋁尖晶石磚顏色為白色;其體積密度>3.1g/cm3(國外鎂鋁尖晶石磚性能標準體積密度在2.7 g/cm3-3.0 g/cm3之間);氣孔率<15%(國外鎂鋁尖晶石磚性能標準氣孔率在15%-20%之間);耐壓強度為70-80 Mpa(國外鎂鋁尖晶石磚性能標準耐壓強度在40 Mpa-71 Mpa之間);抗折強度為不小于12Mpa,熱震穩(wěn)定性在1100℃下冷水次數(shù)18次以上才會出現(xiàn)裂紋(國外鎂鋁尖晶石磚性能標準水冷次數(shù)在10-15之間出現(xiàn)裂紋)。由此可見,本發(fā)明改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚的性能遠高于國外鎂鋁尖晶石磚性能標準,具有純度高,密度大,強度高、高溫?zé)嵴鸱€(wěn)定性好、氣孔率小,收縮率低、抗渣侵蝕性強、抗氧化能力強等特點。

      (2)在高氧鋼使用條件下,其使用壽命不低于鎂鉻磚。在硅鋼及特殊鋼處理鋼使用條件下,其使用壽命比含鎂鉻磚效果好;與傳統(tǒng)鎂鉻磚相比,配料中不加入含鉻的原料,不污染環(huán)境,工人工作條件大為改善,在冶金、玻璃及水泥窯應(yīng)用中無有害氣體排放,經(jīng)國際耐火材料檢測中心和國家建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測達到綠色耐材標準,解決了碳及鉻污染的環(huán)保難題。

      (3)國外使用海水鎂砂成本高,海水高純鎂砂-99海運及關(guān)稅要高20%以上,價格貴,用戶很難接受,本發(fā)明改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚降低10%的成本;RH精煉裝置,LF-VD精煉包及透氣磚,鈣處理鋼及高氧鋼使用效果大幅度提高。在冶金RH精煉裝置和水泥窯應(yīng)用廣泛,例如哈爾濱電機廠25噸LF-VD,25噸VOD爐均可以應(yīng)用。

      (4)本發(fā)明改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚出口歐洲、波蘭,出口國的水泥窯為日產(chǎn)萬噸級,大型燒成鎂鋁尖晶石磚85噸, FL-VD精煉鋼包襯120噸,為公司創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益,開辟了公司新的發(fā)展方向,影響巨大。

      附圖說明

      圖1為高純度燒結(jié)鎂砂(型號:MS99,MgO含量99.0%)拋光的200倍掃描電鏡圖。

      圖2為高純度燒結(jié)鎂砂(型號:MS99,MgO含量99.0%)拋光的1000倍掃描電鏡圖。

      圖3為實施例1制備的改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚拋光的100倍掃描電鏡圖。

      圖4為實施例1制備的改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚拋光的500倍掃描電鏡圖。

      圖5為實施例1制備的改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚拋光的700倍掃描電鏡圖。

      具體實施方式

      下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。

      本發(fā)明選擇高純度燒結(jié)99級鎂砂作為原料制備耐火磚。

      如圖1和圖2所示,高純度燒結(jié)鎂砂(型號:MS99,MgO含量99.0%)拋光的掃描電鏡圖結(jié)果顯示:200倍均勻分部30-10μm以下的封閉氣孔,晶體發(fā)育10-50μm 左右;1000倍均勻分部30-10μm以下的封閉氣孔,晶體發(fā)育40-10μm 左右,圖1和圖2說明高純度燒結(jié)鎂砂(型號:MS99,MgO含量99.0%)有優(yōu)良的熱震穩(wěn)定性。

      實施例1。

      改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚的原料按如下重量份數(shù)配制。

      稱取高純度燒結(jié)鎂砂(型號:MS99,MgO含量99.0%,SiO2含量0.15%,F(xiàn)e2O3含量0.08%,CaO含量0.8%,AL2O3含量0.09%)53份,高純度電熔鎂砂(型號:DMS99,MgO≥99%)22份,高純度燒結(jié)鎂鋁尖晶石(型號:MAS76,MgO含量23%-24%,SiO2含量0.12%, Fe2O3含量0.05%,CaO含量0.30%,AL2O3 含量75%-76%)10份和高純度電熔鎂鋁尖晶石(型號:MAS76,MgO含量23%-24%,SiO2含量0.11%, Fe2O3含量0.025%,CaO含量0.35%,AL2O3 含量75%-76%)7份,放入破碎機中進行破碎,破碎之后加入球磨機中進行粉碎,粉碎之后再用振動篩篩出粒度為5-150目的骨料。

      稱取電熔鎂砂粉(型號:DMS-97,MgO≥99%,粒度325目)3份,電熔鎂鋁尖晶石砂微粉(型號:DMAS-70,MgO含量23%-24%,AL2O3 含量75%-76%,粒度325目)3份,電熔鎂鋁尖晶石砂超細粉(MgO含量23%-24%,AL2O3 含量75%-76%,粒度2800目)2份,脫硅氧化鋯(粒度335目)2份,氧化鈦(粒度335目)2份,活性氧化鋁微粉(AL2O3含量99.95%,粒度325目)2份和氧化釔0.2份,加入容器中混合配置成粉料。

      稱取結(jié)合劑紙漿液4份。

      一種改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚的制備方法,步驟如下。

      (1)按重量份數(shù)秤取高純度鎂砂和高純度鎂鋁尖晶石,放入破碎機中進行破碎,破碎之后加入球磨機中進行粉碎,粉碎之后再用振動篩篩出粒度為5-150目的骨料。

      (2)成型:稱量5.5kg的混料放入壓力為1000噸的磨擦壓機(型號J100)中成型,先輕打3次,后重打7次。半成型體積密度不小于3.12-3.15g/cm3。

      (3)干燥:將成型的復(fù)合磚坯放入干燥窯進行干燥,干燥溫度為90℃-150℃,干燥時間12-16小時。

      (4)燒成:將干燥后的復(fù)合磚坯送入110米燃重油隧道窯中燒制,燒制溫度1780℃,燒制時間7-8小時既得成品。

      實施例2。

      改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚的原料按如下重量份數(shù)配制。

      稱取高純度燒結(jié)鎂砂(型號:MS99,MgO含量99.0%,SiO2含量0.15%,F(xiàn)e2O3含量0.08%,CaO含量0.8%,AL2O3含量0.09%)45份,高純度電熔鎂砂(型號:DMS99,MgO≥99%)22份,高純度燒結(jié)鎂鋁尖晶石(型號:MAS66,MgO含量33.5%,SiO2含量0.3%,F(xiàn)e2O3含量0.15%,CaO含量0.62%,AL2O3 含量65.41%)15份和高純度電熔鎂鋁尖晶石(型號:MAS76,MgO含量23%-24%,SiO2含量0.11%,F(xiàn)e2O3含量0.025%,CaO含量0.35%,AL2O3含量75%-76%)10份放入破碎機中進行破碎,破碎之后加入球磨機中進行粉碎,粉碎之后再用振動篩篩出粒度為5-150目的骨料。

      稱取電熔鎂砂粉(型號:DMS-97,MgO≥97%,粒度325目)3份,電熔鎂鋁尖晶石砂微粉(型號:DMAS-70,MgO含量23%-24%,AL2O3 含量75%-76%,粒度325目)3份,電熔鎂鋁尖晶石砂超細粉(MgO含量23%-24%,AL2O3 含量75%-76%,粒度2800目)2份,脫硅氧化鋯(粒度335目)2份,氧化鈦(粒度335目)2份,活性氧化鋁微粉(AL2O3含量99.95%,粒度325目)2份和燒結(jié)劑氧化鑭0.3份,加入容器中混合配置成粉料。

      稱取結(jié)合劑紙漿液4份。

      其制備方法如下。

      (1)混料:將配制的骨料加入泥料混煉機中,再加入結(jié)合劑紙漿液,轉(zhuǎn)速25r/min攪拌時間5-10分鐘至結(jié)合劑紙漿液包裹在骨料表面;再加入配制的粉料繼續(xù)混合攪拌,攪拌時間25分鐘。

      (2)成型:稱量5.5kg的混料放入壓力為1000噸的磨擦壓機(型號J100)中成型,先輕打3次,后重打7次。半成型體積密度不小于3.12-3.15g/cm3。

      (3)干燥:將成型的復(fù)合磚坯放入干燥窯進行干燥,干燥溫度為90℃-150℃,干燥時間12-16小時。

      (4)燒成:將干燥后的復(fù)合磚坯送入110米燃重油隧道窯中燒制,燒制溫度1780℃,燒制時間7-8小時既得成品。

      實施例3。

      改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚的原料按如下重量份數(shù)配制。

      稱取高純度燒結(jié)鎂砂(MgO含量99.0%,SiO2含量0.15%,F(xiàn)e2O3含量0.08%,CaO含量0.8%,AL2O3含量0.09%)40份,高純度電熔鎂砂(MgO≥99%)22份,高純度燒結(jié)鎂鋁尖晶石(型號:MAS76,MgO含量23%-24%,SiO2含量0.12%,F(xiàn)e2O3含量0.05%,CaO含量0.30%,AL2O3 含量75%-76%)23份和高純度電熔鎂鋁尖晶石(型號:MAS76,MgO含量23%-24%,SiO2含量0.11%,F(xiàn)e2O3含量0.025%,CaO含量0.35%,AL2O3 含量75%-76%)7份放入破碎機中進行破碎,破碎之后加入球磨機中進行粉碎,粉碎之后再用振動篩篩出粒度為5-150目的骨料。

      稱取電熔鎂砂粉(型號:DMS-97,MgO≥98%,粒度325目)3份,電熔鎂鋁尖晶石砂微粉(型號:DMAS-70,MgO含量23%-24%,AL2O3 含量75%-76%,粒度325目)3份,電熔鎂鋁尖晶石砂超細粉(MgO含量23%-24%,AL2O3 含量75%-76%,粒度2800目)2份,脫硅氧化鋯(粒度335目)2份,氧化鈦(粒度335目)2份,活性氧化鋁微粉2份和燒結(jié)劑氧化鐿0.4份,加入容器中混合配置成粉料。

      稱取結(jié)合劑紙漿液4份。

      其制備方法如下。

      (1)混料:將配制的骨料加入泥料混煉機中,再加入結(jié)合劑紙漿液,轉(zhuǎn)速25r/min攪拌時間5-10分鐘至結(jié)合劑紙漿液包裹在骨料表面;再加入配制的粉料繼續(xù)混合攪拌,攪拌時間25分鐘。

      (2)成型:稱量5.5kg的混料放入壓力為1000噸的磨擦壓機(型號J100)中成型,先輕打3次,后重打7次。半成型體積密度不小于3.12-3.15g/cm3。

      (3)干燥:將成型的復(fù)合磚坯放入干燥窯進行干燥,干燥溫度為90℃-150℃,干燥時間12-16小時。

      (4)燒成:將干燥后的復(fù)合磚坯送入110米燃重油隧道窯中燒制,燒制溫度1780℃,燒制時間7-8小時既得成品。

      一、性能檢測。

      1. 本發(fā)明隨機選取實施例1制備的改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚進行拋光電鏡掃描,如圖3、圖4和圖5所示, 實施例1制備的改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚拋光的掃描電鏡圖結(jié)果顯示:100倍均勻分部骨料與基質(zhì)燒結(jié)充分;500倍均勻分部形成微裂紋有益于該產(chǎn)品的熱震性提高;700倍均勻分部骨料與細粉基質(zhì)部分燒結(jié)性能充分;圖3、圖4和圖5說明改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚有優(yōu)良的熱震穩(wěn)定性。

      2. 對實施例1-3制備的復(fù)合磚進行性能檢測,結(jié)果如表1。

      表1改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚理化指標。

      3. 國外鎂鋁尖晶石性能見表2。

      表2 國外鎂鋁尖晶石磚性能。

      由表1和表2可知,本發(fā)明制備的改性高純鎂鋁尖晶石復(fù)合磚的體積密度>3.1g/cm3,氣孔率<15%,國外鎂鋁尖晶石磚性能標準中體積密度在2.7 g/cm3-3.0 g/cm3之間,氣孔率在15%-20%之間,由此可見,本發(fā)明的體積密度大于國外鎂鋁尖晶石磚性能標準中體積密度,氣孔率小于國外鎂鋁尖晶石磚性能標準中氣孔率,說明本發(fā)明耐腐蝕性強且抗熔融金屬和抗氧化能力強;本發(fā)明的耐壓強度為70-80 Mpa,抗折強度為不下于12Mpa,國外鎂鋁尖晶石磚性能標準中耐壓強度在40 Mpa-71 Mpa之間,由此可見,本發(fā)明的耐壓強度大于國外鎂鋁尖晶石磚性能標準中耐壓強度;本發(fā)明的熱震穩(wěn)定性在1100℃下冷水次數(shù)不低于18次會出現(xiàn)裂紋,國外鎂鋁尖晶石磚性能標準中水冷次數(shù)在10-15之間,由此可見,本發(fā)明的抵抗高溫應(yīng)力的性能高,高溫?zé)嵴鸱€(wěn)定性好;并且本發(fā)明的制備過程中無鉻碳的添加,無有害氣體排放符合綠色耐材標準。

      可以理解的是,以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述,僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實施例所描述的技術(shù)方案,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換,以達到相同的技術(shù)效果;只要滿足使用需要,都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

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