本發(fā)明屬于電爐、轉爐爐襯及鋼包包襯用高級耐火材料及其制備
技術領域：
，具體涉及一種不燒鋁鎂碳磚及其制備方法。
背景技術：
：鋁鎂碳磚是以al2o3，mgo和c為主要成分的含碳耐火材料，含al2o360％～69％，mgo7％～14％，c5％～12％。具有較好的抗渣侵蝕性和抗熱震性，有微量的重燒膨脹，主要用于電爐、轉爐爐襯及鋼包包襯。現(xiàn)有的鋁鎂碳磚雖然滿足一定的使用要求，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)高度重視的技術經(jīng)濟問題。目前為減少霧霾保護環(huán)境，鋁鎂碳磚的制備方法中，燒成磚過程選用天然氣替代燃油提供熱能，因此燒成過程需要大量的天然氣提供熱能，每噸磚燒成所需要的天然氣的成本約為600-800元，產(chǎn)品成本仍然較高，在燒成過程中天然氣的燃燒仍然產(chǎn)生一定量的溫室氣體，對地球整體的溫室效應會有影響。天然氣雖然是無色無味的，但是當天然氣在封閉環(huán)境里聚集達到一定的比例時會觸發(fā)威力巨大的爆炸，因此用天然氣提供熱能存在一定的安全隱患，并且在制備環(huán)節(jié)中的細節(jié)掌握的比較粗糙，制備出的成型磚坯外形和致密度存在不足。因此，研制一種制備方法簡單安全、成本低、無需高溫燒成、密度大、強度高、耐腐蝕性強且抗熔融金屬和抗氧化能力強、節(jié)能減排的不燒鋁鎂碳磚是非常必要的。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種不燒鋁鎂碳磚及其制備方法。本發(fā)明一種不燒鋁鎂碳磚具有密度大、強度高、高溫熱震穩(wěn)定性好、抗氧化能力強等優(yōu)點；本發(fā)明制備方法簡單、無需高溫燒成、成本低、節(jié)能、制備安全。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為。一種不燒鋁鎂碳磚，其特征在于：包括骨料、粉料、添加劑和結合劑，所述骨料的原料按重量份數(shù)組成如下：棕剛玉(al2o3≥94.5％，粒度0.1-1mm)和或特級礬土(al2o3≥88％，粒度1-5mm)60-70份；所述粉料的原料按重量份數(shù)組成如下：鎂鋁尖晶石(mgo≥33％，al2o3≥65％，粒度300-400目)1-3份，高純鎂砂(mgo≥97％，粒度300-400目，顆粒體積密度≥3.28g.cm-3，含水量≤4％)9-11份，亞白剛玉(al2o3≥97％，粒度300-400目)11-13份；添加劑2-4份；石墨(c≥97％，含水量≤0.5％)5-7份，高溫瀝青(軟化≥150℃，殘?zhí)肌?0％，粒度200目)1-3份，稀土氧化物(粒度300-350目)0.2-0.5份，陶瓷結合劑3-5份，絡合鎂鋁膠結劑3-4份，水1-3份。本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，包括骨料、粉料、添加劑和結合劑，所述骨料的原料按重量份數(shù)組成如下：特級礬土(al2o3≥88％，粒度1-5mm)53份，棕剛玉(al2o33≥94.5％，粒度0.1-1mm)12份；所述粉料的原料按重量份數(shù)組成如下：鎂鋁尖晶石(mgo≥33％，al2o3≥65％，粒度300-400目)2份，高純鎂砂(mgo≥97％，粒度300-400目，顆粒體積密度≥3.28g.cm-3，含水量≤4％)10份，亞白剛玉(al2o3≥97％，粒度300-400目)12份；添加劑3份；石墨(c≥97％，含水量≤0.5％)6份，高溫瀝青(軟化≥150℃，殘?zhí)肌?0％，粒度200目)2份，稀土氧化物(粒度300-350目)0.4份，陶瓷結合劑4份，絡合鎂鋁膠結劑3.5份，水1-3份。進一步的，所述添加劑為碳化硅本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，包括骨料、粉料、添加劑和結合劑，所述骨料的原料按重量份數(shù)組成如下：棕剛玉(al2o33≥94.5％，粒度0.1-1mm)65份；所述粉料的原料按重量份數(shù)組成如下：鎂鋁尖晶石(mgo≥33％，al2o3≥65％，粒度300-400目)2份，高純鎂砂(mgo≥97％，粒度300-400目，顆粒體積密度≥3.28g.cm-3，含水量≤4％)10份，亞白剛玉(al2o3≥97％，粒度300-400目)12份；添加劑3份；石墨(c≥97％，含水量≤0.5％)6份，高溫瀝青(軟化≥150℃，殘?zhí)肌?0％，粒度200目)2份，稀土氧化物(粒度300-350目)0.4份，陶瓷結合劑4份，絡合鎂鋁膠結劑3.5份，水1-3份。進一步的，所述添加劑為金屬鋁粉和金屬硅粉，所述金屬鋁粉和所述金屬硅粉的重量份數(shù)比為1:1。本發(fā)明的第三種優(yōu)選方案，所述高純度鎂砂包括高純度電熔鎂砂(mgo≥97％，粒度300-400目，顆粒體積密度≥3.45g.cm-3，含水量≤4％)和高純度燒結鎂砂(mgo≥97％，粒度300-400目，顆粒體積密度≥3.28g.cm-3，含水量≤4％)，所述高純度電熔鎂砂和所述高純度燒結鎂砂的重量份數(shù)比為1:1。本發(fā)明的第四種優(yōu)選方案，所述添加劑為碳化硅(sic≥97％，粒度200目)、金屬鋁粉(al≥98％，粒度200目)和金屬硅粉(si≥98％，粒度200目)中的一種或兩種。本發(fā)明的第五種優(yōu)選方案，所述稀土氧化物為氧化鈰、氧化鐠、氧化鑭和氧化銣中的一種或兩種。本發(fā)明的第六種優(yōu)選方案，所述特級礬土(粒度1-3mm)與所述特級礬土(粒度3-5mm)的重量份數(shù)比為8-9:4-5。一種不燒鋁鎂碳磚的制備方法，步驟如下：(1)原料加工骨料：按重量份數(shù)秤取棕剛玉和或特級礬土，放入顎式破碎機中進行破碎，破碎成大顆粒后經(jīng)對輥破碎，再用振動篩篩出粒度為0.1-5mm的骨料，破粉碎加工換料時，先將料倉和破粉碎設備系統(tǒng)的積存料清除干凈；粉料：按重量份數(shù)秤取高純度電熔鎂砂、高純度燒結鎂砂、鎂鋁尖晶石和亞白剛玉放入顎式破碎機中進行破碎，破碎成大顆粒后經(jīng)對輥破碎，再振動篩分制得粒度1-5mm的顆粒，再放入雷蒙磨中制得150目細粉，再加入球磨機中進行球磨，球磨轉速200-250r/min，球磨時間20-30min，制得粉料粒度300-400目；按重量份數(shù)秤取添加劑、高溫瀝青、稀土氧化物和陶瓷結合劑加入上述粉料中支撐預混粉料；(2)混料將配制的骨料放入泥料混煉機中，混煉轉速20-30r/min，混煉時間2-3min；加入2/3重量份數(shù)的絡合鎂鋁膠結劑，在攪拌時加水至結合劑形成漿料包裹在骨料表面，混煉轉速20-30r/min，攪拌時間4-5min；加入石墨，混煉轉速20-30r/min，攪拌時間4-5min；加入預混粉料，混煉轉速20-30r/min，攪拌時間7-8min；加入1/3重量份數(shù)的絡合鎂鋁膠結劑，混煉轉速20-30r/min，攪拌時間7-8min，冬季料溫不低于20℃，夏季料溫不高于45℃；(3)成型：稱量一定量的混料放入壓機中成型，壓機壓力為700噸～1000噸，入模混料要前后扒平，四角充實，采取先輕后重，第一、二錘吊錘操作、出模排氣，出模排氣次數(shù)為3-5次，再3～5錘抬高錘頭重擊，成型體密≥3.32/g.cm3；(4)干燥：將成型的復合磚坯放入電加熱干燥裝置進行干燥，升溫溫度20-55℃，加熱時間3h；保持溫度55±10℃，加熱時間3h；升溫溫度55-100℃，加熱時間3h；保持溫度100±15℃，加熱時間4h；升溫溫度100～210℃，加熱時間6h；保持溫度210±10℃，加熱時間5h；即得成品。本發(fā)明的有益效果：(1)性能優(yōu)越。本發(fā)明不燒鋁鎂碳磚采用絡合鎂鋁膠結劑與陶瓷結合劑，由表3和表4對比可知本發(fā)明的性能遠高于現(xiàn)有的鋁鎂碳磚的性能指標，具有純度高，密度大，強度高、氣孔率小，收縮率低、抗渣侵蝕性強、抗氧化能力強等優(yōu)點。本發(fā)明采用的絡合鎂鋁膠結劑其主要成分是mgo和al2o3，是納米技術制作的粉體，用作本發(fā)明結合劑時，不會引入雜質(zhì)成分，在常溫下水化后具有膠結作用，干燥后，形成穿插式的結構鑲嵌在顆粒與細粉之間，使本發(fā)明具有理想的結合強度。(2)降低成本。本發(fā)明的制備方法在電加熱干燥裝置200℃以內(nèi)烘烤進行對復合磚的干燥即得性能優(yōu)越的成品，與高溫燒結相比，本發(fā)明的制備過程中的成本降低500-550元/噸(天燃氣磚燒成成本600元/噸左右，免燒烘烤成本50-100元/噸。)為社會節(jié)約巨大的經(jīng)濟成本，同時創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益，影響巨大。(3)節(jié)能無安全隱患。本發(fā)明在制備過程中不采用天然氣提供熱能高溫燒結，采用電能低溫烘烤技術，克服了天然氣的價格貴和天然氣燃燒后的產(chǎn)生的co2溫室效應等一系列問題。絡合鎂鋁膠結劑是采用先進科技，無毒無味，節(jié)能環(huán)保；本發(fā)明與傳統(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；并且不存在天然氣會引發(fā)的任何安全隱患問題。(4)制備方法提高磚的成型效果。本發(fā)明能夠保證磚坯致密度好，防止產(chǎn)生層裂，出模磚坯結構均勻，沒有粗顆粒集中在邊角部位的現(xiàn)象，表面沒有明顯的麻點、白點、層裂和飛邊。在儲存和運輸?shù)倪^程中保護的非常周密，提高成型的完成度。附圖說明圖1為本發(fā)明的實施例1制備的不燒鋁鎂碳磚拋光的(300x，20μm)的掃描電鏡圖。圖2為本發(fā)明的實施例1制備的不燒鋁鎂碳磚拋光的xrd圖。具體實施方式為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限制。實施例1。分別按以下表1中指定的各組分秤取原料，制備方法如下。(1)原料加工骨料：按重量份數(shù)秤取棕剛玉和或特級礬土，放入顎式破碎機中進行破碎，破碎成大顆粒后經(jīng)對輥破碎，再用振動篩篩出粒度為0.1-5mm的骨料，破粉碎加工換料時，先將料倉和破粉碎設備系統(tǒng)的積存料清除干凈。粉料：按重量份數(shù)秤取高純度電熔鎂砂、高純度燒結鎂砂、鎂鋁尖晶石和亞白剛玉放入顎式破碎機中進行破碎，破碎成大顆粒后經(jīng)對輥破碎，再振動篩分制得粒度1-5mm的顆粒，再放入雷蒙磨中制得150目細粉，再加入球磨機中進行球磨，球磨轉速200-250r/min，球磨時間20-30min，制得粉料粒度300-400目；按重量份數(shù)秤取添加劑、、高溫瀝青、稀土氧化物和陶瓷結合劑加入上述粉料中支撐預混粉料。(2)混料將配制的骨料放入泥料混煉機中，混煉轉速20-30r/min，混煉時間2-3min；加入2/3重量份數(shù)的絡合鎂鋁膠結劑，在攪拌時加水至結合劑形成漿料包裹在骨料表面，混煉轉速20-30r/min，攪拌時間4-5min；加入石墨，混煉轉速20-30r/min，攪拌時間4-5min；加入預混粉料，混煉轉速20-30r/min，攪拌時間7-8min；加入1/3重量份數(shù)的絡合鎂鋁膠結劑，混煉轉速20-30r/min，攪拌時間7-8min，冬季料溫不低于20℃，夏季料溫不高于45℃。注意：混練好的泥料應充分潤滑，不得有干狀細粉、泥團、泥餅等。根據(jù)泥料的“干”、“濕”情況，可酌情增、減結合劑用量。判斷泥料干濕程度的經(jīng)驗規(guī)則為：“手捏成團，一按即散”；混料時加入液體結合劑必須緩慢、均勻，不得過急或過快，以免造成泥料不勻或結團；在混料工序產(chǎn)生的廢料可按相同材質(zhì)搭配混料，不得集中使用，回收料與細粉一起加入，加入量不超過總混量的15％；混練好的泥料放入集裝袋，并困料1-2小時后成型。(3)成型：稱量一定量的混料放入壓機中成型，壓機壓力為700噸～1000噸，入?；炝弦昂蟀瞧?，四角充實，采取先輕后重，第一、二錘吊錘操作、出模排氣，出模排氣次數(shù)為3-5次，再3～5錘抬高錘頭重擊，成型體密≥3.32/g.cm3；注意：磚模錐度為0.6％，模壁襯板與底板之間的間隙不得大于0.5mm。放尺率為0。新裝模具及交接班開機時，壓第一、二塊磚必須認真檢查，確保磚型尺寸與圖紙相符，出模磚坯要輕拿輕放，為保證磚坯致密度，防止產(chǎn)生層裂，入模泥料要準確稱量，顆粒均勻。出模磚坯要結構均勻，不允許有粗顆粒集中在邊角部位的現(xiàn)象，以及表面明顯的麻點、白點、層裂和飛邊。磚坯外形應符合表2，磚坯間距保留在5-10mm。(4)干燥：將成型的復合磚坯放入電加熱干燥裝置進行干燥，升溫溫度20-55℃，加熱時間3h；保持溫度55±10℃，加熱時間3h；升溫溫度55-100℃，加熱時間3h；保持溫度100±15℃，加熱時間4h；升溫溫度100～210℃，加熱時間6h；保持溫度210±10℃，加熱時間5h，共計24h；即得成品。注意：未經(jīng)熱處理的磚坯在外存放時間不得超過5d。(5)成品質(zhì)量檢查與包裝：質(zhì)檢人員按標準要求對入庫成品進行外觀檢查，成品經(jīng)檢查合格包裝入庫，同時按牌號取樣送檢，作理化性能檢測，廢品按材質(zhì)分類，集中處理；采用內(nèi)層塑料薄膜和外層紙箱的防潮包裝，每箱重量不超過2.0噸。(6)存放與運輸：產(chǎn)品按用戶、牌號、品種分類碼放于倉庫，防止受潮。發(fā)給用戶時，應做到先入庫的先發(fā)。成品出廠應附有質(zhì)量證明書，說明產(chǎn)品牌號、規(guī)格、檢驗結果。貨送到用戶后，同樣要入庫存放，防止受潮。本發(fā)明實施例1的制備成品對其進行物理力學性能指標檢驗。在表3中列出了測試結果。本發(fā)明實施例1的制備成品對其進行電鏡掃描，結果如附圖1所示；對其進行x衍射檢測，結果如附圖2所示。實施例2。按以下表1中指定的各組分含量重復實施例1的方法，在表3中列出了測試結果。實施例3。按以下表1中指定的各組分含量重復實施例1的方法，在表3中列出了測試結果。對比例1。按以下表1中指定的各組分含量重復實施例1的方法，唯一不同的是在制備方法步驟4中增加干燥升溫溫度至1400℃，加熱時間5h，在表3中列出了測試結果。對比例2。按以下表1中指定的各組分含量重復實施例2的方法，唯一不同的是在制備方法步驟4中增加干燥升溫溫度至1400℃，加熱時間5h，在表3中列出了測試結果。對比例3。按以下表1中指定的各組分含量重復實施例3的方法，唯一不同的是在制備方法步驟4中增加干燥升溫溫度至1400℃，加熱時間5h，在表3中列出了測試結果。表1本發(fā)明實施例1-3的原料配比表。表2磚坯外形應符合的規(guī)定數(shù)據(jù)表。一、性能檢測。1、對實施例1-3和對比例1-3制備的不燒鋁鎂碳磚進行性能檢測，結果如表3。表3本發(fā)明的實施例1-3和對比例1-3的理化指標。2、目前市面上的不同型號鎂碳磚性能指標如表4。表4目前市面上的不同型號鎂碳磚性能指標。由表3和表4可知，本發(fā)明制備的不燒鋁鎂碳磚的體積密度＞3.20g.cm-3，氣孔率＜14％，目前市面上的不同型號鎂碳磚性能指標中體積密度≥2.65g.cm-3之間，氣孔率≤21％之間，由此可見，本發(fā)明的體積密度大于目前市面上的不同型號鎂碳磚性能指標中體積密度，氣孔率小于不同型號鎂碳磚性能指標中氣孔率，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200℃×24h的耐壓強度為70mpa以上，高溫抗折強度(1450℃×1h)≥9mpa，目前市面上的不同型號鎂碳磚性能指標中常溫耐壓強度在40mpa以上，由此可見，本發(fā)明的耐壓強度大于目前市面上的不同型號鎂碳磚性能指標中耐壓強度；本發(fā)明的0.2mpa荷重軟化開始溫度≥1680℃，目前市面上的不同型號鎂碳磚性能指標中0.2mpa荷重軟化開始溫度≥1420℃，本發(fā)明的0.2mpa荷重軟化開始溫度大于目前市面上的不同型號鎂碳磚性能指標中的0.2mpa荷重軟化開始溫度，由此可見，本發(fā)明的抵抗高溫應力的性能高，常溫耐壓強度大，高溫抗折強度大。由表3可知，本發(fā)明200℃烘烤24h脫水制備出的不燒鋁鎂碳磚的常溫耐壓強度＞70mpa，這是由于水化結合作用使本發(fā)明具有較高的常溫耐壓強度；本發(fā)明在1400℃的燒結是納米陶瓷過渡燒結的作用使不燒鋁鎂碳磚的高溫抗折強度＞9mpa；本發(fā)明在使用過程中具有邊運用邊燒結的特點。3、對本發(fā)明的實施例1制備的成品進行電鏡掃描，結果如圖1。附圖1是本發(fā)明實施例1制備的成品的電鏡掃描圖，可以看出本發(fā)明通過添加陶瓷結合劑顆粒堆積緊密，燒結性能也明顯改善，通過采用陶瓷燒結技術低溫、中溫、高溫耐壓強度及抗折強度均有所提高。4、對本發(fā)明的實施例1制備的成品進行x衍射檢測，結果如附圖2所示。(1)檢測條件與檢測結果如下。譜圖處理結果:可能被忽略的峰：2.134，9.704kev；處理選項：oxygen按化學計量法(已歸一化)；重復次數(shù)＝4；標準樣品如表5所示；xrd檢測結果如表6和圖2所示。表5。ccaco31-jun-199912:00amnaalbite1-jun-199912:00ammgmgo1-jun-199912:00amalal2o31-jun-199912:00amsisio21-jun-199912:00amkmad-10feldspar1-jun-199912:00am表6。元素重量百分比/％原子百分比/％化合物百分比/％化學式ck9.3914.0634.39co2nak0.140.110.18na2omgk0.370.280.62mgoalk33.8522.5763.97al2o3sik0.310.200.67sio2kk0.140.060.17k2oo55.8062.73總量100.00根據(jù)表5-6和圖1-2所知，采用本發(fā)明的配方和制備方法可以制備出純度高、結合強度高的不燒鋁鎂碳磚?？梢岳斫獾氖?，以上關于本發(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方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12