一种半轻质铝碳化硅碳砖及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种半轻质铝碳化硅碳砖及其制备方法，包括如下步骤：将60～80wt％圭亚那矾土原料、5～15wt％石墨原料、5～20wt％的预混合粉以及3～5wt％结合剂混合均匀后模压成型，经低温烘烤后制得半轻质铝碳化硅碳砖。与普通高铝矾土相比，圭亚那矾土具有杂质少纯度高，显气孔率高体密低的特性，可以同时替代普通高铝矾土和刚玉使用，采用这种轻质圭亚那矾土制得的半轻质铝碳化硅碳砖体密低，热震稳定性好，耐侵蚀，热导率也得到有效降低，能够节能降耗，与普通铝碳化硅碳砖相比，成本也得到一定幅度降低。

【技术实现步骤摘要】
一种半轻质铝碳化硅碳砖及其制备方法
本专利技术涉及耐火材料领域，具体涉及一种半轻质铝碳化硅碳砖及其制备方法。
技术介绍
现阶段，国内外所使用的铁水容器的内衬材料，普遍采用铝碳化硅碳不烧砖。一般来说，该类铝碳化硅碳耐火材料主要原料组成为刚玉，特级矾土，高纯石墨和碳化硅等原料，这些组成原料的最终来源均为无机矿石资源，而这些矿石资源基本都为不可再生资源，尤其是矾土矿，国内所使用的矾土大多来自山西和贵州等地，目前品味好的矾土生矿已经逐年减少或者已被限制开采用于耐火材料，可供开采用于耐火材料的矾土品味越来越差，主要存在如下几个问题：(1)氧化铝含量偏低，杂质含量高，导致目前所使用的普通铝碳化硅碳砖高温使用性能差，尤其是抗渣性较差；(2)氧化铝含量85wt％以上的矾土，其体密较高，基本在3.2～3.5g/cm3，导热性好，不利于普通铝碳化硅碳砖使用过程中的节能降耗；同时由于近年环保力度的不断加大，矾土采购也越来越紧张，价格不断攀升，导致普通铝碳化硅碳砖成本大幅上升。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种半轻质铝碳化硅碳砖及其制备方法，制备得到的半轻质铝碳化硅碳砖体密低，热震稳定性好，耐侵蚀，热导率也得到有效降低，能够节能降耗，与普通铝碳化硅碳砖相比，成本也得到一定幅度降低。一种半轻质铝碳化硅碳砖，由如下原料制成：所述圭亚那矾土为半轻质多孔高纯铝质原料；其中所述半轻质铝碳化硅碳砖体积密度较同类普通铝碳化硅碳砖低0.15～0.25g/cm3。圭亚那矾土生矿产自圭亚那，主要物相为三水铝石，本专利技术所用圭亚那矾土原料为矾土熟矿，由圭亚那矾土生矿烧出，具有与普通矾土不同的特性，目前国内直接称之为圭亚那矾土，可通过购买获得，例如可购至重庆市赛特刚玉有限公司。本专利技术还提供一种半轻质铝碳化硅碳砖的制备方法，包括如下步骤：(1)将碳化硅细粉、金属铝粉和硅铁合金粉按比例加入球磨机后进行第一次研磨混合，10～30分钟后出料，得预混合粉；(2)将60～80wt％圭亚那矾土原料中的细粉部分与5～20wt％的预混合粉第二次在球磨机中研磨10～20分钟得第二次研磨粉，将剩余的圭亚那矾土骨料、5～15wt％石墨原料、第二次研磨粉以及3～5wt％结合剂在轮碾机中混合均匀后模压成型，经低温烘烤后制得半轻质铝碳化硅碳砖。本专利技术的制备方法采用二次球磨工艺，第一次球磨的目的是使得以上几种细粉原料混合更均匀，增加其活性，使用过程中基质与颗粒结合更紧密，第二次球磨的目的则是使得圭亚那矾土细粉的多孔结构与活性增加的预混合粉充分混合，甚至是是预混合粉渗透到圭亚那矾土细粉的孔隙中，增加基质部分的致密性，提高产品的高温强度和抗渣渗透性。优选地，第一次球磨时间为10～20分钟，第二次球磨时间为10～15分钟；；更进一步优选地，第一次球磨时间为14～16分钟，第二次球磨时间为10～12分钟。进一步优选，原料配比如下：更进一步优选地，由如下原料制成：优选地，所述圭亚那矾土原料的粒度级配为：进一步优选地，所述圭亚那矾土原料的粒度级配为：更进一步优选地，所述圭亚那矾土原料的粒度级配为：优选地，所述预混合粉成分配比为：碳化硅细粉60～65wt％；金属铝粉15～20wt％；硅铁合金粉15～20wt％；进一步优选地，所述预混合粉成分配比为：碳化硅细粉62～64wt％；金属铝粉18～20wt％；硅铁合金粉18～20wt％；所述预混合粉制备方法为：将碳化硅细粉、金属铝粉和硅铁合金粉按比例加入球磨机后研磨混合10～30分钟后出料。更进一步优选地，原料配比如下：对应的圭亚那矾土原料的粒度级配为：对应的预混合粉成分配比为：碳化硅细粉62～64wt％；金属铝粉18～20wt％；硅铁合金粉18～20wt％。更进一步优选地，由如下原料制成：对应的圭亚那矾土原料的粒度级配为：对应的预混合粉成分配比为：碳化硅细粉62～64wt％；金属铝粉18～20wt％；硅铁合金粉18～20wt％。上述优选组合配比下，制得的半轻质铝碳化硅碳砖，其体积密度较对比例1和对比例2制得的普通铝碳化硅碳砖下降了0.15～0.18g/cm3，抗渣指数上升了约10％，且成本方面比对比例的普通铝碳化硅碳砖更有优势。实施例1和实施例2制得的半轻质铝碳化硅碳砖在铁水包中使用，其钢壳温度较对比例下降了10～25℃，寿命上升了约30～50炉。最优选地，由如下原料制成：对应的圭亚那矾土原料的粒度级配为：对应的预混合粉成分配比为：碳化硅细粉63.5～64wt％；金属铝粉18～18.5wt％；硅铁合金粉18～18.5wt％。进一步优选地，所述碳化硅细粉的粒径≤0.5mm；更进一步优选地，碳化硅的粒径为0.5-0mm、-100目、-0.088mm、-325目中的至少两种。所述的硅铁合金粉作为高温抗氧化剂，具有良好的抗氧化效果，且价格较其他一般抗氧化剂低廉。本专利技术中所用的结合剂可以选择耐火材料领域常用的酚醛树脂或者磷酸盐。本专利技术所述圭亚那矾土由于具有多孔结构，其骨料与基质、基质与基质均能够形成紧密嵌合，从而提高半轻质铝碳化硅碳砖的常温、高温强度及抗侵蚀和渣渗透性，提高产品的使用寿命；其多孔结构还能提高半轻质铝碳化硅碳砖的抗热震性能，降低产品的导热系数，提高产品的综合使用性。本专利技术中所述碳化硅细粉采用不同粒度复合，较粗的粒度能够提高产品的耐磨性，较细的粒度能够作为抗氧化剂起到良好的抗氧化效果。优选地，模压的压力为50～90MPa。优选地，干燥温度为180～200℃，干燥时间为24～48h。进一步优选地，模压的压力为80～90MPa；干燥温度为180～200℃，干燥时间为45～48h；更进一步优选地，模压的压力为80MPa；干燥温度为200℃，干燥时间为48h。本专利技术所引入的圭亚那矾土是一种半轻质多孔高纯铝质原料，原料中Al2O3的重量百分数大于等于90％，氧化钾和氧化钠等杂质含量低，体积密度为2.95～3.20g/cm3。与普通高铝矾土相比，圭亚那矾土具有杂质少纯度高，显气孔率高体密低的特性，可以同时替代普通高铝矾土和刚玉使用，采用这种轻质圭亚那矾土及相应的制备工艺制得的半轻质铝碳化硅碳砖体密低，热震稳定性好，耐侵蚀，热导率也得到有效降低，能够节能降耗，与普通铝碳化硅碳砖相比，成本也得到一定幅度降低。具体实施方式以下实施例中所用原料均为市售商品，圭亚那矾土购至重庆市赛特刚玉有限公司。实施例1～2以及对比例1～2实施例1～2以及对比例1～2中的铝碳化硅碳砖制备方法如下：(1)制备预混合粉：将碳化硅细粉，金属铝粉，硅铁合金粉按顺序投入球磨机研磨15min后制得预混合粉；(2)制备第二次研磨粉：将(1)中得到的预混合粉与圭亚那矾土-0.088mm细粉混合后进行球磨10min后制得第二次研磨粉；(3)将所有原料中1～0mm及以上的颗粒混合1min；(4)将步骤(3)中得到的混合物与结合剂混合搅拌6min；(5)将步骤(4)中混有酚醛树脂的混合物与石墨混合搅拌8min；(6)将步骤(5)中混有石墨的混合物与(1)中制得的预混合粉及(2)中得到的第二次研磨粉混合搅拌50min；将步骤(6)中的最终产物在80MPa下成型，然后在200℃条件下，干燥48h，得到半轻质铝碳化硅碳砖。实施例1～2和对比例1～2的原料的重量份组成如表1所示。表1按上述制备方法制得的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半轻质铝碳化硅碳砖，其特征在于，由如下原料制成：

【技术特征摘要】
1.一种半轻质铝碳化硅碳砖，其特征在于，由如下原料制成：2.根据权利要求1所述半轻质铝碳化硅碳砖，其特征在于，所述圭亚那矾土原料的粒度级配为：3.根据权利要求1所述半轻质铝碳化硅碳砖，其特征在于，所述预混合粉成分配比为：碳化硅细粉60～65wt％；金属铝粉15～20wt％；硅铁合金粉15～20wt％；所述预混合粉制备方法为：将碳化硅细粉、金属铝粉和硅铁合金粉按比例加入球磨机后研磨混合10～30分钟后出料。4.根据权利要求3所述半轻质铝碳化硅碳砖，其特征在于，所述碳化硅细粉的粒径≤0.5mm。5.一种半轻质铝碳化硅碳砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将碳化硅细粉、金属铝粉和硅铁合金粉按比例加入球磨机后进行第一次研磨混合，10～30分钟后出料，得预混合粉；(2)将60～80wt％圭亚那矾土原料中的细粉部分与5～20wt％的预混合粉第二次在球磨机中研磨10～20...

【专利技术属性】
技术研发人员：王落霞，陈希来，方义能，方斌祥，李金，刘中山，
申请(专利权)人：浙江自立高温科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33