一种镁橄榄石-C合成MgO-SiC-C质耐火材料及方法技术

本发明专利技术涉及一种镁橄榄石－Ｃ合成ＭｇＯ－ＳｉＣ－Ｃ质耐火材料及方法。所采用的技术方案是：先将镁橄榄石矿粉和工业炭粉按摩尔比为１∶（１～５）混合，再外加上述混合料４～１０ｗｔ％的结合剂，搅拌或混碾１０～３０分钟，压制成型后干燥；然后在Ａｒ气条件下烧结，烧结温度为１５３０～１８００℃，保温２～８小时，即得镁橄榄石－Ｃ合成ＭｇＯ－ＳｉＣ－Ｃ质耐火材料。本发明专利技术具有生产工艺相对简单、生产成本低、生产效率高、能降低高温合成反应的能耗、原料来源广泛的特点。所制备的ＭｇＯ－ＳｉＣ－Ｃ质耐火材料还具有优良的高温性能、抗侵蚀、耐用性好的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于MgO-SiC-C质耐火材料
具体涉及一种镁橄榄石-C合成MgO-SiC -C质耐火材料及方法。
技术介绍
MgO-SiC-C质复合材料具有优良的耐高温性能和热稳定性能，可用于有色金属和钢铁冶 炼设备，也可以制备成优质的耐高温隔热保温材料和高温窑炉的墙体材料，尤其适用于生产 低碳钢和超低碳钢等洁净钢的钢包内衬与精炼炉衬，取代MgO-C质材料，有利于钢的质量， 具有良好的使用效果。MgO-SiC-C质复合材料现有的生产制备方法是用镁砂和工业SiC为主要原料，以酚醛树 脂为结合剂，采用机械混合后再经压力机械压制成型而生产的(如ZL200610019553.7),这 类方法的优点是以工业SiC代替石墨(C)，以保证材料的抗侵蚀性和抗热震性能，但镁砂资 源日益紧张，镁砂和工业SiC的市场价格越来越高，MgO-SiC-C质复合材料的生产成本也随 之不断提高；另外，MgO和SiC是通过酚醛树脂结合的，酚醛树脂在高温下的结合作用较差， 影响材料的高温强度和抗冲刷性。申请人申请的"镁橄榄石-炭合成的MgO-SiC-C质复合材 料及其制备方法"(CN101306952A)专利技术，该技术是在还原气氛条件下进行高温反应而 合成复合材料，由于需要提供还原气氛条件， 一般就要采用碳粒保护，因此先要将反应原料 或坯料装入耐高温匣钵内，四周填充碳粒将反应原料或坯料加以覆盖，使之在高温条件下产 生还原气氛条件，以利于材料合成反应的进行并保护反应产物，这样就随之产生影响窑炉装 载量的问题，也就是耐高温匣钵和填充碳粒占据了大量的窑炉内部空间，减少了反应原料或 坯料的装窑量，因而影响生产效率；另外，生产过程中造成的耐高温匣钵的破损和填充碳粒 的氧化烧蚀与撒落必然会增加生产成本；而且耐高温匣钵和填充碳粒每次在窑内被同时加热 到1530 180(TC的高温也需要消耗大量热量，造成能源浪费，并且装拆耐高温匣钵和填充碳 粒也同时增大了操作工人的劳动强度。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种生产成本低、生产效率高、生产工艺相对简单、可降低高温合 成反应的能耗的用镁橄榄石矿粉-炭合成MgO-SiC-C质耐火材料的方法；用该方法所合成的MgO-SiC-C质耐火材料可保持材料优良的性能。为实现上述任务，本专利技术采用的技术方案是先将镁橄榄石矿粉和工业炭粉按摩尔比为1: (1 5)混合，再外加上述混合料4 10wt。/。的结合剂，搅拌或混碾10 30分钟，压制成 型后干燥；然后在Ar气条件下烧结，烧结温度为1530 180(TC，保温2 8小时。其中干燥是或在60 11(TC条件下烘干12 24小时、或在室内自然干燥24 48小时；镁橄榄石矿粉的MgO含量^38%，粒度为0.2 0mm;工业炭粉的C含量^ 80%，粒度为0.1 0mm;结合剂或为酚醛树脂，或为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精 粉、聚乙烯醇中的一种以上的混合料与水调制成的溶液。由于采用上述技术方案，本专利技术采用惰性气体保护，不需要提供还原气氛条件，不需采 用碳粒保护，直接将坯料装入高温窑炉中进行烧结，不需要耐高温匣钵和填充碳粒保护，由 于取消了耐高温匣钵和保护碳粒，耐高温匣钵和填充碳粒占据的大量窑炉内部空间全部用于 直接装坯料，极大地扩大了窑炉装载量，可大幅度提高生产效率。另外，同样因为再不需要 耐高温匣钵和保护碳粒，也不存在生产过程中造成的耐高温匣钵破损和填充碳粒的氧化烧蚀 与撒落等增加生产成本因素，可有效地降低生产成本；同样是因为再不需要耐高温匣钵和保 护碳粒，也不存在生产过程中耐高温匣钵和填充碳粒每次在窑内被同时加热到1530 1800°C 的高温而需要消耗大量热量的问题，可有效降低能源消耗。本专利技术为"镁橄榄石-炭合成的 MgO-SiC-C质复合材料及其制备方法"(CN101306952A)专利技术的改进专利技术，简化了生产 工艺、方便操作，加上取消了耐高温匣钵和保护碳粒，不需要每次装拆耐高温匣钵和填充碳 粒，从而装窑简单方便，可减轻操作工人的劳动强度，故有利于简化生产工艺，方便生产。同时，本专利技术所采用的工业炭粉原料来源广泛、镁橄榄石矿的资源丰富，不仅可有效解 决镁砂资源紧缺的问题，且生产成本低。所制备的MgO-SiC-C质复合材料中，SiC是在该材 料内部由镁橄榄石和C反应生成，与MgO结合良好，有利于提高材料性能。SiC不仅是非常 耐高温的材料，具有优良的抗渣性能，而且热膨胀率很低，可防止在使用中由于反复加热冷 却产生内应力过大而引起炉衬材料的开裂和剥落。另外，在高温使用条件下部分SiC氧化变 成气态SiO迁移到砖的表层，然后又与高温空气反应氧化变成固态的Si02，可填塞炉衬材料 的表面孔隙，使衬体材料表层致密化，阻止渣的渗透，能减缓材料的蚀损，使用寿命延长。因此，本专利技术生具有产成本低、生产效率高、生产工艺相对简单、可降低高温合成反应 能耗的特点。所制备的MgO-SiC-C质耐火材料还保持材料优良的高温性能、耐侵蚀、耐用性。具体实施例方式下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步的描述，并不是对本专利技术保护范围的限制。 本具体实施方式以镁橄榄石矿粉和工业炭粉为主要原料，其中镁橄榄石矿粉的MgO含量^38%，粒度为0.2 0mm;工业炭粉的C含量^ 80%，粒度为0.1 0mm。为简单和清晰起见，以下实施例将不赘述。实施例l一种镁橄榄石-C合成MgO-SiC-C质耐火材料的方法。先将镁橄榄石矿粉和工业炭粉按 摩尔比为l: (1 1.5)混合，再外加上述混合料6 8wte/。的木质素磺酸钠和木质磺酸钙的混 合料与水调制成的溶液，搅拌10 30分钟，压制成型后在60 9(TC条件下烘干18 24小时。 然后在Ar气条件下烧结，烧结温度为1550 1600°C，保温时间为5 6小时，得镁橄榄石-C 合成MgO-SiC-C质耐火材料。 实施例2一种镁橄榄石-C合成MgO-SiC-C质耐火材料的方法。先将镁橄榄石矿粉和工业炭粉按 摩尔比为l: (1.5 2)混合，再外加上述混合料7 9wtn/。的亚硫酸纸浆废液和工业糊精粉 的混合料与水调制成的溶液，混碾10 30分钟，压制成型后在60 90'C条件下烘干18 24 小时后干燥。然后在Ar气条件下烧结，烧结温度为1600 165(TC，保温时间为4 5小时， 得镁橄榄石-C合成MgO-SiC-C质耐火材料。 实施例3一种镁橄榄石-C合成MgO-SiC-C质耐火材料的方法。先将镁橄榄石矿粉和工业炭粉按 摩尔比为l: (2 2.5)混合，再加上述混合料7 8.5wt。/。的聚乙烯醇与水调制成的溶液， 混碾10 30分钟，压制成型后在室内自然干燥24 36小时。然后在Ar气条件下烧结，烧结 温度为1650 1700°C，保温时间为3 4小时，得镁橄榄石-C合成MgO-SiC-C质耐火材料。 实施例4一种镁橄榄石-C合成MgO-SiC-C质耐火材料的方法。先将镁橄榄石矿粉和工业炭粉按 摩尔比为l: (2.5 3)混合，再加上述混合料4 5wt，。的酚醛树脂，搅拌10 30分钟，压 制成型后在90 110。C条件下烘干12 18小时。然后在Ar气条件下烧结，烧结温度为1700 175(TC，保温时间为3 4小时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁橄榄石－Ｃ合成ＭｇＯ－ＳｉＣ－Ｃ质耐火材料的方法，其特征在于先将镁橄榄石矿粉和工业炭粉按摩尔比为１∶（１～５）混合，再外加上述混合料４～１０ｗｔ％的结合剂，搅拌或混碾１０～３０分钟，压制成型后干燥；然后在Ａｒ气条件下烧结，烧结温度为１５３０～１８００℃，保温２～８小时。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祝洪喜，邓承继，张少伟，白晨，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]