本發(fā)明涉及耐火材料領域，尤其涉及一種vod爐用無鉻鎂質復合磚及其制備方法。
背景技術：
爐外精煉用耐火材料，包括焦油燒成鎂白云石磚和鎂碳磚，優(yōu)質預反應鎂鉻磚和電熔再結合鎂鉻磚。研究發(fā)現(xiàn)，鋼包在烘烤和停歇期間，含碳襯磚的表面脫碳嚴重，導致內襯迅速損毀。而鎂鉻磚的使用因其具有非常好的抗侵蝕性和抗剝落性，有效的改善了精煉爐襯磚的性能及使用壽命。
但是含cr2o3鎂鉻磚在氧化環(huán)境下，其中個的三價cr會部分轉化為對環(huán)境有危害的六價鉻，六價鉻是毒性很強的環(huán)境重金屬污染物，在自然界中不能被分解，已被國際癌癥研究機構認為具有強致癌物。
開發(fā)應用無鉻磚是解決六價鉻污染最根本、最永久的辦法。mgo-al2o3系、mgo-cao系、mgo-sio2系、mgo-zro2系等都是非常有前景的堿性品種。
無鉻磚的開發(fā)和應用，在六價鉻污染危害最重的區(qū)域—水泥行業(yè)已經取得明顯成果，鎂尖晶石磚、mgo—cao系制品取得的市場占有率最大，在玻璃窯蓄熱室、石灰窯等也有明顯進展。在冶金行業(yè)遇到的困難較大些,在溫度高、熱沖擊大、渣侵嚴重的二次精煉爐，特別是在重有色冶金爐中,耐火材料受到鎂橄欖石渣的嚴重侵蝕，開發(fā)有效的無鉻磚任重道遠。因此，在積極推行無鉻化的同時，減少、預防鎂鉻磚生產、使用中的危害仍是重要課題。
目前，燒成鎂鉻磚在vod鋼包普遍使用，個別鋼廠采用不燒鋁鎂尖晶石磚，但使用壽命都不太理想。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種vod爐用無鉻鎂質復合磚及其制備方法，先將大結晶鎂砂與氧化釔、硅酸二鈣在1550℃左右的溫度下進行燒結，通過預燒結的方法先制備出高溫力學性能高的預制備料，并將不同顆粒級配的預制備料作為修補料的骨料，同時采用電熔氧化鋯、煅燒氧化鋁作為添加劑，制作出不燒無鉻鎂質復合磚，代替現(xiàn)有的燒成鎂鉻磚使用，避免鎂鉻磚對環(huán)境的污染，同時提高vod爐用耐火材料的熱震穩(wěn)定性及高溫抗折強度，保證vod爐的使用壽命。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn)：
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚，是由以下重量份數的原料配制而成：
骨料：大結晶鎂砂51-93份；
配料：煅燒氧化鋁超微粉3-7份、氧化釔1-2份、硅酸二鈣3-5份、粒徑為200目的電熔氧化鋯細粉3-7份；
結合劑：2-4份。
所述結合劑為酚醛樹脂與硅酸鈉的混合物，酚醛樹脂與硅酸鈉的重量比為2：1。
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚的制備方法，具體方法如下：
1)將上述重量份數的大結晶鎂砂在破碎機中破碎，制成200目粒徑的細粉原料；
2)將200目粒徑的大結晶鎂砂與上述重量份數的氧化釔、硅酸二鈣在混料機中預混，預混時間不低于2個小時；
3)將步驟2)中預混均勻的混合原料壓塊并進行燒結，制成塊體原料，燒結溫度為1550℃-1560℃；
4)將燒結后得到的塊體原料再次投入到破碎機中破碎，并對原料進行篩分細磨，分別制成3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm、200目的四種顆粒原料；
四種顆粒原料的重量份數如下：3mm＜粒度≤5mm的原料10-15份，1mm＜粒度≤3mm的原料20-35份，0＜粒度≤1mm的原料15-30份，200目的原料10-20份；
5)先將步驟4)中得到的3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm的顆粒原料進行干混3min，然后加入結合劑再混3-5min，最后加入煅燒氧化鋁超微粉、電熔氧化鋯細粉和步驟4)中得到的200目的顆粒原料混20-25min，然后出料；
6)采用1000噸壓磚機壓制成型，成型體積密度≥3.20g/cm3；
7)熱處理：設備為干燥窯，溫度為200°，熱處理時間≥12h。
與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
1)本發(fā)明的制備方法是先將大結晶鎂砂與氧化釔在1550℃左右的溫度下進行燒結，制成不燒無鉻鎂質復合磚的預制備料，存在于預制備料中的復合稀土氧化物有利于提高鎂質耐火材料的高溫抗折強度，可使耐火材料具有良好的高溫力學性能，有效提高材料的熱震穩(wěn)定性。
2)硅酸二鈣與氧化釔反應生成的部分稀土硅酸鹽相會進入方鎂石晶粒中，增加磚體的穩(wěn)定性和致密性，可進一步提高無鉻鎂質復合磚高溫力學性能。同時硅酸二鈣作為穩(wěn)定劑在高溫的工作環(huán)境下可促進修補料的燒結。
3)將不同顆粒級配的預制備料作為主要原料，并采用電熔氧化鋯、煅燒氧化鋁作為添加劑，制作不燒無鉻鎂質復合磚，使用時在高溫的工作環(huán)境下與煅燒氧化鋁生成鎂鋁尖晶石；同時電熔氧化鋯的加入可以有效提高不燒無鉻鎂質復合磚的熱震穩(wěn)定性和抗化學侵蝕性。
4)本發(fā)明的無鉻鎂質復合磚代替鎂鉻磚使用，可避免鎂鉻磚對環(huán)境的污染。
5)采用酚醛樹脂與硅酸鈉的混合物作為結合劑，可使成品磚具有較好的結合性能，相比單獨使用酚醛樹脂具有良好的環(huán)保作用。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的實施方式進一步說明：
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚，是由以下重量份數的原料配制而成：
骨料：大結晶鎂砂51-93份；
配料：煅燒氧化鋁超微粉3-7份、氧化釔(y2o3)1-2份、硅酸二鈣3-5份、粒徑為200目的電熔氧化鋯細粉3-7份；
結合劑：2-4份。
所述結合劑為酚醛樹脂與硅酸鈉的混合物，酚醛樹脂與硅酸鈉的重量比為2：1。
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚的制備方法，具體方法如下：
1)將上述重量份數的大結晶鎂砂在破碎機中破碎，制成200目粒徑的細粉原料；
2)將200目粒徑的大結晶鎂砂與上述重量份數的氧化釔、硅酸二鈣在混料機中預混，預混時間不低于2個小時；
3)將步驟2)中預混均勻的混合原料壓塊并進行燒結，制成塊體原料，燒結溫度為1550℃-1560℃；
4)將燒結后得到的塊體原料再次投入到破碎機中破碎，并對原料進行篩分細磨，分別制成3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm、200目的四種顆粒原料；
四種顆粒原料的重量份數如下：3mm＜粒度≤5mm的原料10-15份，1mm＜粒度≤3mm的原料20-35份，0＜粒度≤1mm的原料15-30份，200目的原料10-20份；
5)先將步驟4)中得到的3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm的顆粒原料進行干混3min，然后加入結合劑再混3-5min，最后加入煅燒氧化鋁超微粉、電熔氧化鋯細粉和步驟4)中得到的200目的顆粒原料混20-25min，然后出料；加入前結合劑需在30℃-50℃的溫度下進行預熱；
6)采用1000噸壓磚機壓制成型，成型體積密度≥3.20g/cm3；
7)熱處理：設備為干燥窯，溫度為200°，熱處理時間≥12h。
實施例1：
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚，是由以下重量份數的原料配制而成：
骨料：大結晶鎂砂51份；
配料：煅燒氧化鋁超微粉3份、氧化釔(y2o3)1份、硅酸二鈣3份、粒徑為200目的電熔氧化鋯細粉3份；
結合劑：2份。
所述結合劑為酚醛樹脂與硅酸鈉的混合物，酚醛樹脂與硅酸鈉的重量比為2：1。
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚的制備方法，具體方法如下：
1)將上述重量份數的大結晶鎂砂在破碎機中破碎，制成200目粒徑的細粉原料；
2)將200目粒徑的大結晶鎂砂與上述重量份數的氧化釔、硅酸二鈣在混料機中預混，預混時間不低于2個小時；
3)將步驟2)中預混均勻的混合原料壓塊并進行燒結，制成塊體原料，燒結溫度為1550℃-1560℃；
4)將燒結后得到的塊體原料再次投入到破碎機中破碎，并對原料進行篩分細磨，分別制成3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm、200目的四種顆粒原料；
四種顆粒原料的重量份數如下：3mm＜粒度≤5mm的原料10份，1mm＜粒度≤3mm的原料20份，0＜粒度≤1mm的原料15份，200目的原料10份；
5)先將步驟4)中3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm的顆粒原料進行干混3min，然后加入結合劑再混3-5min，最后加入煅燒氧化鋁超微粉、電熔氧化鋯細粉和步驟4)中200目的顆粒原料混20-25min，然后出料；
6)采用1000噸壓磚機壓制成型，成型體積密度≥3.20g/cm3；
7)熱處理：設備為干燥窯，溫度為200°，熱處理時間≥12h。
實施例2：
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚，是由以下重量份數的原料配制而成：
骨料：大結晶鎂砂93份；
配料：煅燒氧化鋁超微粉7份、氧化釔(y2o3)2份、硅酸二鈣5份、粒徑為200目的電熔氧化鋯細粉7份；
結合劑：4份。
所述結合劑為酚醛樹脂與硅酸鈉的混合物，酚醛樹脂與硅酸鈉的重量比為2：1。
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚的制備方法，具體方法如下：
1)將上述重量份數的大結晶鎂砂在破碎機中破碎，制成200目粒徑的細粉原料；
2)將200目粒徑的大結晶鎂砂與上述重量份數的氧化釔、硅酸二鈣在混料機中預混，預混時間不低于2個小時；
3)將步驟2)中預混均勻的混合原料壓塊并進行燒結，制成塊體原料，燒結溫度為1550℃-1560℃；
4)將燒結后得到的塊體原料再次投入到破碎機中破碎，并對原料進行篩分細磨，分別制成3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm、200目的四種顆粒原料；
四種顆粒原料的重量份數如下：3mm＜粒度≤5mm的原料15份，1mm＜粒度≤3mm的原料35份，0＜粒度≤1mm的原料30份，200目的原料20份；
5)先將步驟4)中3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm的顆粒原料進行干混3min，然后加入結合劑再混3-5min，最后加入煅燒氧化鋁超微粉、電熔氧化鋯細粉和步驟4)中200目的顆粒原料混20-25min，然后出料；
6)采用1000噸壓磚機壓制成型，成型體積密度≥3.20g/cm3；
7)熱處理：設備為干燥窯，溫度為200°，熱處理時間≥12h。
實施例3：
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚，是由以下重量份數的原料配制而成：
骨料：大結晶鎂砂54份；
配料：煅燒氧化鋁超微粉4份、氧化釔(y2o3)1份、硅酸二鈣4份、粒徑為200目的電熔氧化鋯細粉4份；
結合劑：3份。
所述結合劑為酚醛樹脂與硅酸鈉的混合物，酚醛樹脂與硅酸鈉的重量比為2：1。。
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚的制備方法，具體方法如下：
1)將上述重量份數的大結晶鎂砂在破碎機中破碎，制成200目粒徑的細粉原料；
2)將200目粒徑的大結晶鎂砂與上述重量份數的氧化釔、硅酸二鈣在混料機中預混，預混時間不低于2個小時；
3)將步驟2)中預混均勻的混合原料壓塊并進行燒結，制成塊體原料，燒結溫度為1550℃-1560℃；
4)將燒結后得到的塊體原料再次投入到破碎機中破碎，并對原料進行篩分細磨，分別制成3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm、200目的四種顆粒原料；
四種顆粒原料的重量份數如下：3mm＜粒度≤5mm的原料11份，1mm＜粒度≤3mm的原料21份，0＜粒度≤1mm的原料16份，200目的原料11份；
5)先將步驟4)中3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm的顆粒原料進行干混3min，然后加入結合劑再混3-5min，最后加入煅燒氧化鋁超微粉、電熔氧化鋯細粉和步驟4)中200目的顆粒原料混20-25min，然后出料；
6)采用1000噸壓磚機壓制成型，成型體積密度≥3.20g/cm3；
7)熱處理：設備為干燥窯，溫度為200°，熱處理時間≥12h。
實施例4：
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚，是由以下重量份數的原料配制而成：
骨料：大結晶鎂砂67份；
配料：煅燒氧化鋁超微粉5份、氧化釔(y2o3)2份、硅酸二鈣4份、粒徑為200目的電熔氧化鋯細粉5份；
結合劑：2-4份。
所述結合劑為酚醛樹脂與硅酸鈉的混合物，酚醛樹脂與硅酸鈉的重量比為2：1。
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚的制備方法，具體方法如下：
1)將上述重量份數的大結晶鎂砂在破碎機中破碎，制成200目粒徑的細粉原料；
2)將200目粒徑的大結晶鎂砂與上述重量份數的氧化釔、硅酸二鈣在混料機中預混，預混時間不低于2個小時；
3)將步驟2)中預混均勻的混合原料壓塊并進行燒結，制成塊體原料，燒結溫度為1550℃-1560℃；
4)將燒結后得到的塊體原料再次投入到破碎機中破碎，并對原料進行篩分細磨，分別制成3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm、200目的四種顆粒原料；
四種顆粒原料的重量份數如下：3mm＜粒度≤5mm的原料13份，1mm＜粒度≤3mm的原料25份，0＜粒度≤1mm的原料20份，200目的原料15份；
5)先將步驟4)中3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm的顆粒原料進行干混3min，然后加入結合劑再混3-5min，最后加入煅燒氧化鋁超微粉、電熔氧化鋯細粉和步驟4)中200目的顆粒原料混20-25min，然后出料；
6)采用1000噸壓磚機壓制成型，成型體積密度≥3.20g/cm3；
7)熱處理：設備為干燥窯，溫度為200°，熱處理時間≥12h。
實施例5：
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚，是由以下重量份數的原料配制而成：
骨料：大結晶鎂砂87份；
配料：煅燒氧化鋁超微粉6份、氧化釔(y2o3)1份、硅酸二鈣3份、粒徑為200目的電熔氧化鋯細粉6份；
結合劑：3份。
所述結合劑為酚醛樹脂與硅酸鈉的混合物，酚醛樹脂與硅酸鈉的重量比為2：1。
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚的制備方法，具體方法如下：
1)將上述重量份數的大結晶鎂砂在破碎機中破碎，制成200目粒徑的細粉原料；
2)將200目粒徑的大結晶鎂砂與上述重量份數的氧化釔、硅酸二鈣在混料機中預混，預混時間不低于2個小時；
3)將步驟2)中預混均勻的混合原料壓塊并進行燒結，制成塊體原料，燒結溫度為1550℃-1560℃；
4)將燒結后得到的塊體原料再次投入到破碎機中破碎，并對原料進行篩分細磨，分別制成3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm、200目的四種顆粒原料；
四種顆粒原料的重量份數如下：3mm＜粒度≤5mm的原料18份，1mm＜粒度≤3mm的原料30份，0＜粒度≤1mm的原料25份，200目的原料18份；
5)先將步驟4)中3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm的顆粒原料進行干混3min，然后加入結合劑再混3-5min，最后加入煅燒氧化鋁超微粉、電熔氧化鋯細粉和步驟4)中200目的顆粒原料混20-25min，然后出料；
6)采用1000噸壓磚機壓制成型，成型體積密度≥3.20g/cm3；
7)熱處理：設備為干燥窯，溫度為200°，熱處理時間≥12h。
實施例6：
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚，是由以下重量份數的原料配制而成：
骨料：大結晶鎂砂72份；
配料：煅燒氧化鋁超微粉5份、氧化釔(y2o3)2份、硅酸二鈣4份、粒徑為200目的電熔氧化鋯細粉5份；
結合劑：2份。
所述結合劑為酚醛樹脂與硅酸鈉的混合物，酚醛樹脂與硅酸鈉的重量比為2：1。。
一種vod爐用無鉻鎂質復合磚的制備方法，具體方法如下：
1)將上述重量份數的大結晶鎂砂在破碎機中破碎，制成200目粒徑的細粉原料；
2)將200目粒徑的大結晶鎂砂與上述重量份數的氧化釔、硅酸二鈣在混料機中預混，預混時間不低于2個小時；
3)將步驟2)中預混均勻的混合原料壓塊并進行燒結，制成塊體原料，燒結溫度為1550℃-1560℃；
4)將燒結后得到的塊體原料再次投入到破碎機中破碎，并對原料進行篩分細磨，分別制成3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm、200目的四種顆粒原料；
四種顆粒原料的重量份數如下：3mm＜粒度≤5mm的原料14份，1mm＜粒度≤3mm的原料32份，0＜粒度≤1mm的原料18份，200目的原料14份；
5)先將步驟4)中3mm＜粒度≤5mm、1mm＜粒度≤3mm、0＜粒度≤1mm的顆粒原料進行干混3min，然后加入結合劑再混3-5min，最后加入煅燒氧化鋁超微粉、電熔氧化鋯細粉和步驟4)中200目的顆粒原料混20-25min，然后出料；
6)采用1000噸壓磚機壓制成型，成型體積密度≥3.20g/cm3；
7)熱處理：設備為干燥窯，溫度為200°，熱處理時間≥12h。