[發明專利]一種MgO—CaO系輕量耐火材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610172116.2
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105777186B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 尹洪峰;袁蝴蝶;高魁;辛亞樓
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C04B38/02
• 分類號: C04B38/02;C04B35/66;C04B35/622;C04B35/65
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

本發明公開了一種MgO—CaO系輕量耐火材料及其制備方法，制備的MgO—CaO系輕量耐火材料在保持低導熱率的情況下，具有良好的抗介質浸滲性能和抗水化性能，這得益于制備的試樣外層致密，而內部多孔。其制備方法是選取鎂砂和碳作為反應原料，以鎂鈣砂為主要原料，石蠟為結合劑。壓制好的試樣快速升溫至240℃，以排除石蠟，而后對可控氣氛爐抽真空，充入Ar作為保護，將爐體加熱一定溫度并通入O2，鎂砂和碳發生碳熱還原反應，生成Mg蒸汽，Mg蒸汽擴散與通入的O2反應生成氧化鎂，氧化鎂使顆粒和基體產生結合。具有燒成溫度較低、試樣氣孔率、體積密度可調，耐壓強度和荷重軟化溫度較高的特點。

技術領域

本發明涉及耐火材料生產技術領域，具體涉及一種MgO—CaO系輕量耐火材料及其制備方法。

背景技術

MgO—CaO系耐火材料具有以下優異的物理和化學性能：①耐火度高；②高溫熱力學性質穩定；③熱震穩定性好；④抗渣性好；⑤凈化鋼液，防止水口堵塞；⑥原料儲量豐富，產品無污染。可以應用于鋼鐵冶煉領域，如鋼包、中間包及爐外精煉等高溫設備。特別是隨著潔凈鋼的發展，對MgO—CaO系耐火材料的呼聲越來越高。同時，應用于水泥回轉窯燒成帶，是替代鎂鉻材料的理想材料。對于工作襯與金屬液、熔渣直接接觸或與物料間有侵損反應的窯爐，要求工作襯具有較高的致密度，以保證具有較好的抗侵蝕性能和使用壽命，這直接導致該類高溫設備表面溫度偏高，熱散失加大，工作環境惡化。為了降低表面溫度，如果單靠增大窯爐墻體厚度，導致窯爐熱容量增大，升溫和降溫偏慢，熱效率偏低。業已證明隔熱耐火材料越靠近工作面，其隔熱節能效果越好。高溫窯爐工作襯用耐火材料一般由致密骨料和基質組成(熔鑄耐火材料除外)，骨料相對致密，而基質較為疏松；通常侵蝕和損毀首先從基質開始，無論骨料是否損毀都會因變質層熱物理性能變化產生剝落等而損毀，故重質骨料適當輕量化應該不會大幅度降低耐火材料的強度和抗介質侵蝕性能。為此在耐火材料界提出輕量耐火材料的概念，以區別于輕質耐火材料和重質耐火材料，通過引入具有較高氣孔率(尤其是閉氣孔率)骨料代替致密骨料，制備致密度高于輕質而低于重質耐火材料的一類耐火材料用于熱工窯爐工作襯，意在不太影響耐火材料高溫使用性能的前提下，達到保溫隔熱，節能降耗的目的。

一般的輕量耐火材料常通過在配料中引入輕量顆粒骨料達到降低耐火材料體積密度，降低導熱率的目的。但由于MgO—CaO系耐火材料其中包含游離CaO容易與水反應，造成產品開裂。為提高其抗水化性能，通常需借助于助燒結劑或提高燒成溫度提高MgO—CaO系耐火原料的致密度，為此目前尚無內部封閉氣孔率較高的輕量原料可用。為此需要開發一種新的方法制備MgO—CaO系輕量耐火材料，在保障很好抗水化性能的前提下，實現其輕量化。

發明內容

針對上述背景技術所存在的問題和需求，本發明的目的在于，提供一種借助氧化鎂碳熱還原輸運氧化結合反應燒結法制備MgO—CaO系輕量耐火材料。

為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案：

一種MgO—CaO系輕量耐火材料的制備方法，其特征在于，包括下列制備步驟：

步驟一，選取鎂砂和碳作為反應原料，將原料磨細至180目及以下，按照MgO和C摩爾比1:1混合均勻，作為耐火材料配料中細粉中的造孔和反應組份；

步驟二，將耐火材料原料按照一定的顆粒級配進行配料，所述的骨料部分選擇各種CaO含量的鎂鈣砂致密顆粒，骨料部分與細粉部分的比例在60～70:30～40之間，其中細粉部分包含步驟一混合好的MgO和C粉體，其余細粉為鎂鈣砂細粉；所述的MgO和C粉體混合粉體其占細粉部分的20％～50％，細粉部分需要共混30分鐘至90分鐘；

步驟三，按著先加入骨料部分熱混2～5分鐘，再加入石蠟熱態混合3～5分鐘，再加入細粉部分，熱混5～20分鐘，在混合機中混合時間總計在20～30分鐘；混合后置于密閉容器或塑料袋中睏料2小時至6小時；