本發(fā)明屬于電爐、轉(zhuǎn)爐爐襯及鋼包包襯用高級(jí)耐火材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種不燒鎂碳磚及其制備方法。
背景技術(shù)：
：鎂碳磚是20世紀(jì)中期興起的新型耐火材料，是以高溫?zé)Y(jié)鎂砂或電熔鎂砂和碳素材料為原料，用各種碳質(zhì)結(jié)合劑制成的耐火材料，由于具有耐火度高、抗熱震性優(yōu)良和抗侵蝕能力強(qiáng)等優(yōu)良特性而被廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼，雖然目前的鎂碳磚滿足一定的使用要求，但是仍存在價(jià)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(zhǎng)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(jì)問題。目前為減少霧霾保護(hù)環(huán)境，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(duì)地球整體的溫室效應(yīng)會(huì)有影響。天然氣雖然是無(wú)色無(wú)味的，但是當(dāng)天然氣在封閉環(huán)境里聚集達(dá)到一定的比例時(shí)會(huì)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(xì)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(jiǎn)單安全、成本低、無(wú)需高溫?zé)?、密度大、?qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)且抗熔融金屬和抗氧化能力強(qiáng)、節(jié)能減排的不燒鎂碳磚是非常必要的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種不燒鎂碳磚及其制備方法。本發(fā)明不燒鎂碳磚具有制備方法簡(jiǎn)單安全、成本低、無(wú)需高溫?zé)?、密度大、?qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)且抗熔融金屬、抗氧化能力強(qiáng)、節(jié)能減排等優(yōu)點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為。一種不燒鎂碳磚，其特征在于：按重量份數(shù)組成如下：電熔鎂砂(mgo≥97％，粒度0.1-5mm，含水量≤4％)80-90份、石墨(c≥98％，粒度≤400目，含水量≤0.5％)12-16份、金屬鋁粉(al≥98％，粒度≤400目)0.5-1.5份、鋁鎂合金(al+mg≥98％，粒度≤400目)1-3份、碳化硼(bc4≥99％，粒度200-325目)0.2-0.8份、高溫瀝青(軟化≥150℃，殘?zhí)肌?0％，粒度：100-200目)1-2.5份、稀土氧化物(粒度300-350目)0.2-0.5份、陶瓷結(jié)合劑3-5份、絡(luò)合鎂鋁膠結(jié)劑3-4份和水1-3份。本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，按重量份數(shù)組成如下：電熔鎂砂(mgo≥97％，粒度0.1-5mm，含水量≤4％)81份、石墨(c≥98％，粒度為100-325目，含水量≤0.5％)14份、金屬鋁粉(al≥98％，粒度為200-325目)1份、鋁鎂合金(al+mg≥98％，粒度180-325目)1.5份、碳化硼(bc4≥99％，粒度325目)0.5份、高溫瀝青(軟化≥150℃，殘?zhí)肌?0％，粒度100-200目)2份、稀土氧化物(粒度300-350目)0.4份、陶瓷結(jié)合劑4份、絡(luò)合鎂鋁膠結(jié)劑3份和水1-3份。本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，按重量份數(shù)組成如下：電熔鎂砂(mgo的含量為97％-98％之間，粒度0.1-1mm，含水量≤4％)12份、電熔鎂砂(mgo的含量為97％-98％之間，粒度0.01-0.088mm，含水量≤4％)19份、電熔鎂砂(mgo的含量≥98％，粒度1-3mm，含水量≤4％)20份、電熔鎂砂(mgo的含量≥98％，粒度3-5mm，含水量≤4％)30份、石墨(c≥98％，粒度為100-325目，含水量≤0.5％)14份、金屬鋁粉(al≥98％，粒度為200-325目)1份、鋁鎂合金(al+mg≥98％，粒度180-200目)1.5份、碳化硼(bc4≥99％，粒度325目)0.5份、高溫瀝青(軟化≥150℃，殘?zhí)肌?0％，粒度100-200目)2份、稀土氧化物(粒度300-350目)0.4份、陶瓷結(jié)合劑4份、絡(luò)合鎂鋁膠結(jié)劑3份和水1-3份。本發(fā)明的第三種優(yōu)選方式，所述電熔鎂砂包括電熔鎂砂(mgo的含量為97％-98％之間，粒度0.1-5mm，含水量≤4％)和電熔鎂砂(mgo的含量≥98％，粒度0.1-5mm，含水量≤4％)，所述電熔鎂砂(mgo的含量為97％-98％之間，粒度0.1-5mm，含水量≤4％)與所述電熔鎂砂(mgo的含量≥98％，粒度0.1-5mm，含水量≤4％)的重量份數(shù)比為14-16:24-27。本發(fā)明的第四種優(yōu)選方式，所述電熔鎂砂包括電熔鎂砂電熔鎂砂(mgo≥97％，粒度0.1-1mm，含水量≤4％)、電熔鎂砂(mgo≥97％，粒度0.01-0.088mm，含水量≤4％)、電熔鎂砂(mgo≥97％，粒度1-3mm，含水量≤4％)和電熔鎂砂(mgo≥97％，粒度3-5mm，含水量≤4％)，以上重量份數(shù)比為11-13:18-20:19-21:28-31。本發(fā)明的第五種優(yōu)選方式，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。一種不燒鎂碳磚的制備方法，步驟如下。(1)原料加工：按重量份數(shù)秤取電熔鎂砂放入顎式破碎機(jī)中進(jìn)行破碎，破碎成大顆粒后經(jīng)對(duì)輥破碎，再用振動(dòng)篩篩出粒度為0.1-5mm的骨料，再根據(jù)配方比例按照粒度0.1-1mm，粒度0.01-0.088mm，粒度1-3mm，粒度3-5mm的重量份數(shù)分別篩出對(duì)應(yīng)的份數(shù)，再合理分配進(jìn)行下一步粉碎，將需要二次粉碎的電熔鎂砂再放入雷蒙磨中制備，按重量份數(shù)秤取高溫瀝青、金屬鋁粉、鎂鋁合金、碳化硼、稀土氧化物和陶瓷結(jié)合劑加入上述料中，破粉碎加工換料時(shí)，先將料倉(cāng)和破粉碎設(shè)備系統(tǒng)的積存料清除干凈。(2)混料：將配制的料放入泥料混煉機(jī)中，混煉轉(zhuǎn)速20-30r/min，混煉時(shí)間2-3min；加入2/3重量份數(shù)的絡(luò)合鎂鋁膠結(jié)劑，在攪拌時(shí)加水至結(jié)合劑形成漿料包裹在料表面，混煉轉(zhuǎn)速20-30r/min，攪拌時(shí)間4-5min；加入石墨，混煉轉(zhuǎn)速20-30r/min，攪拌時(shí)間4-5min；加入預(yù)混粉料，混煉轉(zhuǎn)速20-30r/min，攪拌時(shí)間7-8min；加入1/3重量份數(shù)的絡(luò)合鎂鋁膠結(jié)劑，混煉轉(zhuǎn)速20-30r/min，攪拌時(shí)間3-5min，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(jī)中成型，壓機(jī)壓力為700噸～1000噸，入?；炝弦昂蟀瞧?，四角充實(shí)，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?fù)?，成型體密≥3.05/g.cm3。(4)干燥：將成型的復(fù)合磚坯放入電加熱干燥裝置進(jìn)行干燥，升溫溫度20-55℃，加熱時(shí)間3h；保持溫度55±10℃，加熱時(shí)間3h；升溫溫度55-100℃，加熱時(shí)間3h；保持溫度100±15℃，加熱時(shí)間4h；升溫溫度100～210℃，加熱時(shí)間6h；保持溫度210±10℃，加熱時(shí)間5h，即得成品。本發(fā)明的有益效果：(1)保證性能、降低成本。本發(fā)明不燒鎂碳磚采用絡(luò)合鎂鋁膠結(jié)劑與陶瓷結(jié)合劑，在電加熱干燥裝置200℃以內(nèi)烘烤進(jìn)行對(duì)復(fù)合磚的干燥即得性能優(yōu)越的成品，由表3和表4對(duì)比可知本發(fā)明的性能與現(xiàn)有的鎂碳磚的同級(jí)別性能指標(biāo)基本相同，具有較好的純度，密度，強(qiáng)度、氣孔率，收縮率、抗渣侵蝕性、抗氧化能力。本發(fā)明的制備方法與高溫?zé)Y(jié)相比，本發(fā)明的制備過程中的成本降低500-550元/噸(天燃?xì)獯u燒成成本600元/噸左右，免燒烘烤成本50-100元/噸。)為社會(huì)節(jié)約巨大的經(jīng)濟(jì)成本，同時(shí)創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益，影響巨大。本發(fā)明采用的絡(luò)合鎂鋁膠結(jié)劑其主要成分是mgo和al2o3，是納米技術(shù)制作的粉體，用作本發(fā)明結(jié)合劑時(shí)，不會(huì)引入雜質(zhì)成分，在常溫下水化后具有膠結(jié)作用，干燥后，形成穿插式的結(jié)構(gòu)鑲嵌在顆粒與細(xì)粉之間，使本發(fā)明具有理想的結(jié)合強(qiáng)度。(2)節(jié)能無(wú)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?zé)Y(jié)，采用電能低溫烘烤技術(shù)，克服了天然氣的價(jià)格貴和天然氣燃燒后的產(chǎn)生的co2溫室效應(yīng)等一系列問題。絡(luò)合鎂鋁膠結(jié)劑是采用先進(jìn)科技，無(wú)毒無(wú)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(huì)引發(fā)的任何安全隱患問題。(3)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(jié)構(gòu)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(diǎn)、白點(diǎn)、層裂和飛邊。在儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)倪^程中保護(hù)的非常周密，提高成型的完成度。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的成品不燒鎂碳磚拋光的(200x，500μm)的掃描電鏡圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的成品不燒鎂碳磚拋光的xrd圖。具體實(shí)施方式為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明規(guī)程以yb4074-91為依據(jù)制定。實(shí)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：按重量份數(shù)秤取電熔鎂砂放入顎式破碎機(jī)中進(jìn)行破碎，破碎成大顆粒后經(jīng)對(duì)輥破碎，再用振動(dòng)篩篩出粒度為0.1-5mm的骨料，再根據(jù)配方比例按照粒度0.1-1mm，粒度0.01-0.088mm，粒度1-3mm，粒度3-5mm的重量份數(shù)分別篩出對(duì)應(yīng)的份數(shù)，再合理分配進(jìn)行下一步粉碎，將需要二次粉碎的電熔鎂砂再放入雷蒙磨中制備，按重量份數(shù)秤取高溫瀝青、金屬鋁粉、鎂鋁合金、碳化硼、稀土氧化物和陶瓷結(jié)合劑加入上述料中，破粉碎加工換料時(shí)，先將料倉(cāng)和破粉碎設(shè)備系統(tǒng)的積存料清除干凈。(2)混料：將配制的料放入泥料混煉機(jī)中，混煉轉(zhuǎn)速20-30r/min，混煉時(shí)間2-3min；加入2/3重量份數(shù)的絡(luò)合鎂鋁膠結(jié)劑，在攪拌時(shí)加水至結(jié)合劑形成漿料包裹在料表面，混煉轉(zhuǎn)速20-30r/min，攪拌時(shí)間4-5min；加入石墨，混煉轉(zhuǎn)速20-30r/min，攪拌時(shí)間4-5min；加入預(yù)混粉料，混煉轉(zhuǎn)速20-30r/min，攪拌時(shí)間7-8min；加入1/3重量份數(shù)的絡(luò)合鎂鋁膠結(jié)劑，混煉轉(zhuǎn)速20-30r/min，攪拌時(shí)間3-5min，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(yīng)充分潤(rùn)滑，不得有干狀細(xì)粉、泥團(tuán)、泥餅等。根據(jù)泥料的“干”、“濕”情況，可酌情增、減結(jié)合劑用量。判斷泥料干濕程度的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則為：“手捏成團(tuán)，一按即散”；混料時(shí)加入液體結(jié)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(jié)團(tuán)；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(xì)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(shí)后成型。(3)成型：稱量一定量的混料放入壓機(jī)中成型，壓機(jī)壓力為700噸～1000噸，入模混料要前后扒平，四角充實(shí)，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?fù)?，成型體密≥3.05/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(jī)時(shí)，壓第一、二塊磚必須認(rèn)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(zhǔn)確稱量，顆粒均勻。出模磚坯要結(jié)構(gòu)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(diǎn)、白點(diǎn)、層裂和飛邊。磚坯外形應(yīng)符合表2，磚坯間距保留在5-10mm。(4)干燥：將成型的復(fù)合磚坯放入電加熱干燥裝置進(jìn)行干燥，升溫溫度20-55℃，加熱時(shí)間3h；保持溫度55±10℃，加熱時(shí)間3h；升溫溫度55-100℃，加熱時(shí)間3h；保持溫度100±15℃，加熱時(shí)間4h；升溫溫度100～210℃，加熱時(shí)間6h；保持溫度210±10℃，加熱時(shí)間5h，共計(jì)24h；即得成品。注意：未經(jīng)熱處理的磚坯在外存放時(shí)間不得超過5d。(5)成品質(zhì)量檢查與包裝：質(zhì)檢人員按標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)入庫(kù)成品進(jìn)行外觀檢查，成品經(jīng)檢查合格包裝入庫(kù)，同時(shí)按牌號(hào)取樣送檢，作理化性能檢測(cè)，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(yùn)輸：產(chǎn)品按用戶、牌號(hào)、品種分類碼放于倉(cāng)庫(kù)，防止受潮。發(fā)給用戶時(shí)，應(yīng)做到先入庫(kù)的先發(fā)。成品出廠應(yīng)附有質(zhì)量證明書，說(shuō)明產(chǎn)品牌號(hào)、規(guī)格、檢驗(yàn)結(jié)果。貨送到用戶后，同樣要入庫(kù)存放，防止受潮。本發(fā)明實(shí)施例1的制備成品對(duì)其進(jìn)行物理力學(xué)性能指標(biāo)檢驗(yàn)。在表3中列出了測(cè)試結(jié)果。本發(fā)明實(shí)施例1的制備成品對(duì)其進(jìn)行電鏡掃描，結(jié)果如附圖1所示。本發(fā)明實(shí)施例1的制備成品對(duì)其進(jìn)行x衍射圖，結(jié)果如附圖2所示。實(shí)施例2。按以下表1中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，在表3中列出了測(cè)試結(jié)果。實(shí)施例3。按以下表1中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，在表3中列出了測(cè)試結(jié)果。實(shí)施例4。按以下表1中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，在表3中列出了測(cè)試結(jié)果。表1本發(fā)明實(shí)施例1-3的原料配比表。表2磚坯外形應(yīng)符合的規(guī)定數(shù)據(jù)表。一、性能檢測(cè)。1、對(duì)實(shí)施例1-4制備的不燒鎂碳磚進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果如表3。表3本發(fā)明的實(shí)施例1-4的理化指標(biāo)。鎂碳磚一般按其所含碳含量進(jìn)行分類，國(guó)標(biāo)按此標(biāo)準(zhǔn)將目前生產(chǎn)的鎂碳磚分為7類，而每類又分為a、b、c三種，因而總共有21種牌號(hào)，結(jié)果如表4。表4目前市面上的不同型號(hào)鎂碳磚性能指標(biāo)。本發(fā)明制備的不燒鎂碳磚是屬于mt-14a級(jí)別的不燒鎂碳磚，由表3和表4可知，本發(fā)明制備的mt-14a不燒鎂碳磚體積密度、氣孔率、耐壓強(qiáng)度和高溫抗折強(qiáng)度(1400℃×1h)與市面上的mt-14a級(jí)別的鎂碳磚性能指標(biāo)中的各項(xiàng)性能基本相同，說(shuō)明本發(fā)明采用200℃烘烤24h脫水制備出的不燒鎂碳磚具有和常規(guī)高溫制備的鎂碳磚同等的的耐腐蝕性強(qiáng)且抗熔融金屬、抗氧化能力、抵抗高溫應(yīng)力的性能，常溫耐壓強(qiáng)度和高溫抗折強(qiáng)度。2、對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1進(jìn)行電鏡掃描和x衍射檢測(cè)，結(jié)果如圖1。附圖1是本發(fā)明實(shí)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(jié)合劑顆粒堆積緊密，燒結(jié)性能也明顯改善，通過采用陶瓷燒結(jié)技術(shù)低溫、中溫、高溫耐壓強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度均有所提高。3、對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1進(jìn)行x衍射檢測(cè)，結(jié)果如圖2。(1)檢測(cè)條件與檢測(cè)結(jié)果如下。譜圖處理結(jié)果:可能被忽略的峰：2.142kev；處理選項(xiàng)：oxygen按化學(xué)計(jì)量法(已歸一化)；重復(fù)次數(shù)＝4；標(biāo)準(zhǔn)樣品如表5所示；xrd檢測(cè)結(jié)果如表6和圖2所示。表5。ccaco31-jun-199912:00ammgmgo1-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(xué)式ck8.1612.3229.90co2mgk42.2831.5270.10mgoo49.5656.16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(jié)合強(qiáng)度高的不燒鎂碳磚?？梢岳斫獾氖?，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說(shuō)明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)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(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)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(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12