[发明专利]以浸焦油与沥青的镁砂为骨料的低碳镁碳砖及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以浸焦油与沥青的镁砂为骨料的低碳镁碳砖及其制备方法，该低碳镁碳砖按重量百分比计包含如下组分：浸焦油与沥青的镁砂骨料45～55％、未浸渍镁砂35～45％、石墨3～5％，高温沥青0.5～1.5％，抗氧化剂2～3％，结合剂2.5～3.5％。其制备方法包括如下步骤：1)浸渍得到浸焦油与沥青的镁砂骨料；2)按所述重量百分比称取各组分备用；3)将未浸镁砂粉料、高温沥青、抗氧化剂进行预混制成混合粉；4)将镁砂骨料、未浸镁砂颗粒放入混碾机干混，然后依次加入结合剂、石墨、混合粉混碾，制成混合料；5)压砖成型，热处理，即得到以浸焦油与沥青的镁砂为骨料的低碳镁碳砖。该低碳镁碳砖具有热震稳定性好、抗渣侵蚀性好和高温强度大的优点，可显著提高砖的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种低碳镁碳砖，特别是指一种以浸焦油与沥青的镁砂为骨料的低碳镁碳砖及其制备方法。

背景技术

镁碳砖由于其优良的抗热震性和抗渣侵蚀性，广泛应用于转炉、电炉和精炼炉衬及钢包渣线部位。随着钢铁工业的发展，冶炼低碳钢、洁净钢的比例越来越大，普通的镁碳砖暴露出一些如钢水增碳、热损耗高、消耗大量宝贵的石墨资源等问题，因此，低碳镁碳砖的开发与应用受到了广泛的关注。

随着碳含量降低，镁碳砖的热导率下降，其抗热震性能必会下降，从而降低镁碳砖的使用寿命。为了提高低碳镁碳砖的抗热震性能和抗侵蚀性能，耐火材料工作者主要采取以下三种措施：1)在镁碳砖中复合添加抗氧化剂以阻止石墨被氧化，这种方法的负面影响是对材料性能提高有限，制造成本相对太高；2)通过对结合剂进行改性，改善结合炭的炭结构，这种方法的负面影响便是结合剂改性效果差，制造成本高，不适合工业化生产。3)添加纳米级的碳源，这种方法的负面影响是纳米碳源难以在基质中均匀分散，影响使用性能。

镁碳砖在高温下的抗氧化性能和抗折强度与所用结合剂炭化后形成的炭的结构密切相关。现有的镁碳砖用结合剂的种类很多，如煤焦油、煤沥青、石油沥青、多元醇、酚醛树脂和合成树脂等等。研究人员通过改进结合剂，在一定程度上提高了低碳镁碳砖的抗热震性能和抗侵蚀性能。

张雪松等在《镁碳砖用中间相沥青-酚醛树脂结合剂的研制》(耐火材料,2007,41(4):271～273)一文中，采用不同软化点的中间相沥青与酚醛树脂进行耦合，制备出了一系列复合结合剂。其研究结果指出，中间相沥青结合剂与酚醛树脂结合剂二者存在协同作用，复合结合剂的实际残碳率高于其按二者比例计算得到的理论残碳率。然而，该文献在制备复合结合剂时，只是简单地将中间相沥青与酚醛树脂的粉末进行混合，并没有进一步制备成镁碳砖，因此无法衡量其应用到镁碳砖后实际效果。同时，在实际生产镁碳砖时，采用的是液态酚醛树脂，其粘度较大，沥青在其中的分散效果差，并且会降低树脂的粘度和结合性；而加热状态下将沥青分散在液态酚醛树脂中，会导致树脂发生固化，降低树脂的粘度及结合性，影响镁碳砖强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以浸焦油与沥青的镁砂为骨料的低碳镁碳砖及其制备方法，该低碳镁碳砖热震稳定性好，抗渣侵蚀性佳，高温强度大。

为实现上述目的，本发明所提供的以浸焦油与沥青的镁砂为骨料的低碳镁碳砖，按重量百分比计包含如下组分：浸焦油与沥青的镁砂骨料45～55％、未浸渍镁砂35～45％、石墨3～5％，高温沥青0.5～1.5％，抗氧化剂2～3％，结合剂2.5～3.5％；所述镁砂骨料是由浸渍用镁砂在熔融的焦油与中温沥青混合物中充分浸渍得到的固体颗粒，所述浸渍用镁砂按粒度分为≤6mm且＞3mm、≤3mm且＞1mm两个级配，分别占浸渍用镁砂总重的40～50％和50～60％；所述未浸渍镁砂按粒径大小分为未浸镁砂颗粒和未浸镁砂粉料两部分，其中，未浸镁砂颗粒的粒度≤1mm且＞0.088mm，占未浸渍镁砂总重的45～55％；未浸镁砂粉料的粒度≤0.088mm，占未浸渍镁砂总重的45～55％。

优选地，所述浸渍用镁砂、未浸渍镁砂的化学成分按重量百分比计满足如下要求：MgO≥97.0％，SiO₂≤1.5％，CaO≤1.5％。