一种MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种MgAl2O4‑石墨烯复合耐火材料，由如下重量份的原料组成：电熔镁砂颗粒65‑70份，电熔镁砂细粉15‑20份，MgAl2O4‑石墨烯复合粉体8‑12份，石墨2‑4份，铝粉1.5‑2.5份，Al‑Mg合金1‑2份，硅粉2‑4份和树脂结合剂3‑5份。本发明专利技术所述的MgAl2O4‑石墨烯复合耐火材料,通过加入MgAl2O4‑石墨烯复合粉体，使基质结构均匀，提高了石墨烯的抗氧化性和分散性，所述耐火材料具有强度高、热导率低、热震稳定性及抗渣侵蚀性优良的特点。本发明专利技术还提供了所述的MgAl2O4‑石墨烯复合耐火材料的制备方法，该制备方法操作简单，有助于制备出综合性能优良的低碳耐火材料。

【技术实现步骤摘要】
一种MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料及其制备方法
本专利技术涉及耐火材料
，特别是涉及一种MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料及其制备方法。
技术介绍
镁碳耐火材料是钢铁冶炼中常用的一种碳复合耐火材料，其中石墨因具有优异的抗热震和抗侵蚀性能而成为其重要组分之一，但随着目前洁净钢技术、炉外精炼技术、钢铁工业节能减排技术及资源循环利用等技术的不断发展，传统的镁碳耐火材料由于较高的石墨含量(12～20wt％)，也逐步开始无法满足生产要求，主要原因包括：(1)碳的导热系数高，造成含碳耐火材料热损耗大，从而使炼钢能耗增加；(2)高碳含量引发的钢水增碳效应降低了钢材的理化性能；(3)石墨氧化导致材料结构疏松，其高温强度、抗侵蚀性等快速衰减，降低了耐火材料的使用寿命。针对以上问题，含碳耐火材料的碳含量须减少到适当的低水平，镁碳耐火材料的低碳化(碳含量低于8wt％)的研究发现，镁碳耐火材料降碳后，其抗热震性和抗侵蚀性也都大幅下降，这很难满足实用要求。近期，研究发现在镁碳耐火材料中引入纳米技术来降低碳含量是制各高性能、低碳化耐火材料的一种重要方法，然而，石墨烯在耐火材料，如石墨烯高昂的价格，纳米材料普遍存在的分散性问题；石墨烯巨大的比表面积所带来的易氧化问题等，严重影响石墨烯的应用。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，本专利技术还提供了所述MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料的制备方法。本专利技术采用的技术方案是：一种MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，由如下重量份的原料组成：电熔镁砂颗粒65-70份，电熔镁砂细粉15-20份，MgAl2O4-石墨烯复合粉体8-12份，石墨2-4份，铝粉1.5-2.5份，Al-Mg合金1-2份，硅粉2-4份和树脂结合剂3-5份。本专利技术所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，其中，由如下重量份的原料组成：电熔镁砂颗粒65份，电熔镁砂细粉20份，MgAl2O4-石墨烯复合粉体12份，石墨2份，铝粉1.5份，Al-Mg合金2份，硅粉2份和树脂结合剂5份。本专利技术所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，其中，所述树脂结合剂为液态酚醛树脂。本专利技术所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，其中，所述电熔镁砂颗粒的粒径为1-4mm。本专利技术所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，其中，所述电熔镁砂细粉的粒径为10-30um。本专利技术所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，其中，所述铝粉，Al-Mg合金和硅粉的粒度均小于等于0.088mm。本专利技术所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料的制备方法，包括以下步骤：(a)MgAl2O4-石墨烯复合粉体的制备(1)先将石墨烯按照3-5g/L的浓度加入到去离子水中，超声处理35-45min，制得氧化石墨烯分散液；(2)然后向步骤(1)中所述氧化石墨烯分散液中加入MgAl2O4微粉，制得含尖晶石的氧化石墨烯料浆，所述氧化石墨烯分散液与MgAl2O4微粉的质量比为1:5-10，所述MgAl2O4微粉的粒径为50-70um；(3)再将步骤(2)中所述氧化石墨烯料浆超声处理70-80min，在70-80℃条件下搅拌40-50min，冷冻干燥，得到干燥料；(4)将步骤(3)中所述干燥料置于三辊研磨机中研磨15-20min，得到MgAl2O4-石墨烯复合粉体；(b)按配比准备原料，将所述电熔镁砂颗粒、电熔镁砂细和步骤(a)中所述MgAl2O4-石墨烯复合粉体加入到高速混炼机中进行混合，混合时间为25-30min，得到预混合料；(c)在步骤(b)中所述预混合料中加入所述树脂结合剂，混合均匀后，再加入所述石墨、铝粉、Al-Mg合金和硅粉进行混练，加压成型，然后在200-240℃进行热处理，热处理时间为25-30h，制得MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料。本专利技术所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料的制备方法，其中，步骤(2)中所述MgAl2O4微粉的粒径为50-70um。本专利技术所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料的制备方法，其中，步骤(c)中热处理时间为25-30h。本专利技术有益效果：本专利技术所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料,通过加入MgAl2O4-石墨烯复合粉体，对各原料组分的合理配比和粒度级配，使基质结构均匀，提高了石墨烯的抗氧化性和分散性，所述耐火材料具有强度高、热导率低、热震稳定性及抗渣侵蚀性优良的特点。本专利技术所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料的制备方法，通过对个原料组分的合理配比、粒度级配及工艺参数的设定，实现了MgAl2O4微粉与石墨烯的复合，提高了石墨烯本身在耐火材料中的分散性；提高了石墨烯的抗氧化性，且该制备方法操作简单，有助于制备出综合性能优良的低碳耐火材料。下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。具体实施方式实施例1一种MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，由如下重量份的原料组成：电熔镁砂颗粒65份，电熔镁砂细粉20份，MgAl2O4-石墨烯复合粉体12份，石墨2份，铝粉1.5份，Al-Mg合金2份，硅粉2份和树脂结合剂5份；所述树脂结合剂为液态酚醛树脂；所述电熔镁砂颗粒的粒径为1-4mm；所述电熔镁砂细粉的粒径为10-30um；所述铝粉，Al-Mg合金和硅粉的粒度均小于等于0.088mm。本实施例所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料的制备方法，包括以下步骤：(a)MgAl2O4-石墨烯复合粉体的制备(1)先将石墨烯按照3g/L的浓度加入到去离子水中，超声处理35min，制得氧化石墨烯分散液；(2)然后向步骤(1)中所述氧化石墨烯分散液中加入MgAl2O4微粉，制得含尖晶石的氧化石墨烯料浆，所述氧化石墨烯分散液与MgAl2O4微粉的质量比为1:5，所述MgAl2O4微粉的粒径为50-70um；(3)再将步骤(2)中所述氧化石墨烯料浆超声处理70min，在80℃条件下搅拌40min，冷冻干燥，得到干燥料；(4)将步骤(3)中所述干燥料置于三辊研磨机中研磨15min，得到MgAl2O4-石墨烯复合粉体；(b)按配比准备原料，将所述电熔镁砂颗粒、电熔镁砂细和步骤(a)中所述MgAl2O4-石墨烯复合粉体加入到高速混炼机中进行混合，混合时间为25min，得到预混合料；(c)在步骤(b)中所述预混合料中加入所述树脂结合剂，混合均匀后，再加入所述石墨、铝粉、Al-Mg合金和硅粉进行混练，加压成型，然后在200-240℃进行热处理，热处理时间为25h，制得MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料。本实施例1制得的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，其性能测试结果为：常压耐压强度为89.6MPa，16000C×3h埋碳气氛下进行渣侵蚀试验，无明显侵蚀或渗透现象。实施例2一种MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，由如下重量份的原料组成：电熔镁砂颗粒70份，电熔镁砂细粉15份，MgAl2O4-石墨烯复合粉体8份，石墨4份，铝粉2.5份，Al-Mg合金1份，硅粉4份和树脂结合剂3份；所述树脂结合剂为液态酚醛树脂；所述电熔镁砂颗粒的粒径为1-4mm；所述电熔镁砂细粉的粒径为10-30um；所述铝粉，Al-Mg合金和硅粉的粒度均小于等于0.088mm。本实施例所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料的制备方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MgAl2O4‑石墨烯复合耐火材料，其特征在于：由如下重量份的原料组成：电熔镁砂颗粒65‑70份，电熔镁砂细粉15‑20份，MgAl2O4‑石墨烯复合粉体8‑12份，石墨2‑4份，铝粉1.5‑2.5份，Al‑Mg合金1‑2份，硅粉2‑4份和树脂结合剂3‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，其特征在于：由如下重量份的原料组成：电熔镁砂颗粒65-70份，电熔镁砂细粉15-20份，MgAl2O4-石墨烯复合粉体8-12份，石墨2-4份，铝粉1.5-2.5份，Al-Mg合金1-2份，硅粉2-4份和树脂结合剂3-5份。2.根据权利要求1所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，其特征在于：由如下重量份的原料组成：电熔镁砂颗粒65份，电熔镁砂细粉20份，MgAl2O4-石墨烯复合粉体12份，石墨2份，铝粉1.5份，Al-Mg合金2份，硅粉2份和树脂结合剂5份。3.根据权利要求1所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，其特征在于：所述树脂结合剂为液态酚醛树脂。4.根据权利要求1所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，其特征在于：所述电熔镁砂颗粒的粒径为1-4mm。5.根据权利要求1所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，其特征在于：所述电熔镁砂细粉的粒径为10-30um。6.根据权利要求1-5任意一项所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料，其特征在于：所述铝粉，Al-Mg合金和硅粉的粒度均小于等于0.088mm。7.权利要求1-6任意一项所述的MgAl2O4-石墨烯复合耐火材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(a)MgAl2O4-石墨烯复合粉体的制备(1)先将石墨烯按照3-5g/L的浓度加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振东，崔应武，
申请(专利权)人：安徽牛山新型材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34