[發明專利]一種環保型馬丁砂及其制備方法

在審

• 申請號: 201710774144.6
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107721437A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 張艦;孫文新;陳學松;輝士昌
• 申請（專利權）人: 云南濮耐昆鋼高溫材料有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙)11572
• 代理人: 段宇

技術領域

本發明屬于耐火材料技術領域，具體涉及一種環保型馬丁砂及其制備方法。

背景技術

鎂橄欖石是一種優質耐火原料，熔點較高(1890℃)，導熱率低(是純氧化鎂的1/4～ 1/3)，不易水化，化學穩定性好，耐金屬熔體及渣的侵蝕，與大多數堿性耐火材料具有良好的相容性，并且與鋼水接觸時鎂橄欖石能保持穩定。另外，鎂橄欖石價格低，其價格約為鎂砂原料的1/2。由于鎂橄欖石的上述特點，使其廣泛應用于冶金、熱工以及鑄造行業。在熱工領域，鎂橄欖石主要用于加熱爐爐底、熱風爐爐襯以及各種工業窯爐蓄熱室的格子磚；在鑄造領域，由于鎂橄欖石不含游離態SiO₂，而被公認為是綠色環保型鑄造材料，主要用于鑄件造型材料使用。在冶金領域，目前鎂橄欖石主要作為連鑄中間包內襯材料使用，少部分作為轉爐和鋼包修補材料使用。

馬丁砂主要用于轉爐、電爐、鋼包等冶煉容器的施工砌筑和熱態修補，具有致密性好、強度高、抗渣侵蝕性好等優點。以往馬丁砂是以鎂砂為原料，以鉻酸酐為結合劑制備而成。由于鉻酸酐有毒、腐蝕性強的缺點，所以在馬丁砂的生產、施工過程和用后會對作業人員身體造成傷害，而且污染環境。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以鎂橄欖石、鎂砂、棕剛玉、硅微粉等為原料的、環保、高強度、致密性好、抗渣侵蝕性能好、施工流動性好的馬丁砂及其制備方法。

一種環保型馬丁砂，包括以下質量百分比的原料：鎂橄欖石25％-35％，電熔鎂砂 10％-20％，中檔鎂砂20％-30％、中檔鎂砂粉10％-25％、棕剛玉粉5％-10％、結合劑 3％～8％、添加劑0.3％～0.4％。

優選的，所述的鎂橄欖石的粒度為5-3mm。

優選的，所述的電熔鎂砂為92電熔鎂砂，粒度為3-1mm。

優選的，所述的中檔鎂砂的粒度為1-0mm。

優選的，所述的中檔鎂砂粉和棕剛玉粉的粒度均為180目～200目。

優選的，所述的結合劑為92硅微粉。

優選的，所述的添加劑，以添加劑的質量為100％計，包括金屬鋁粉10％-15％，檸檬酸鈉55％-60％，草酸25％-30％。

一種環保型馬丁砂的制備方法，包括以下步驟：

1)準備原料：按照配方比例準備骨料、粉料、結合劑和添加劑，所述的骨料包括鎂橄欖石，電熔鎂砂和中檔鎂砂，所述的粉料包括中檔鎂砂粉和棕剛玉粉；

2)攪拌：將步驟(1)準備好的原料在攪拌機中攪拌2-3分鐘混合均勻，然后再加入原料重量6％-6.5％的水攪拌3-5分鐘；

3)振動成型：將經過步驟(2)處理的原料在振動機中振動成型，即可。

與現有技術相比，本發明的有益效果：

1、本發明的環保型馬丁砂以鎂橄欖石、鎂砂、棕剛玉、硅微粉等為原料，具有致密性好、強度高、抗渣侵蝕性能優異、施工流動性好的優點，同時使用無毒、無污染的結合劑代替鉻酸酐，研制的馬丁砂不僅滿足了施工和使用要求，而且對環境友好。

2、本發明的棕剛玉粉在高溫下與基質中的MgO反應生成原位尖晶石，原位尖晶石能與渣中的MnO與FeO形成固溶體，反應式如下：

FeO+MnO+MA—(Fe，Mn，Mg)O·(Fe，Al)O

使熔渣SiO₂富化而變得粘稠，由于渣滲透深度(L)由下述方程確定：L∝η²，這表明基質中的原位尖晶石的生成使渣的粘度增加從而限制了渣的滲透。同時基質中配入的MgO 與Al₂O₃在使用中反應生成的原位尖晶石則分布均勻，其與熔渣的接觸角小，限制了熔渣的流動，提高了馬丁砂的抗渣滲透性。

3、本發明的結合劑采用的是92硅微粉。二氧化硅微粉與Mg0和H2O在常溫下形成 MgO－SiO2－H2O凝膠而產生凝聚結合，使試樣具有較高的常溫強度；熱處理過程中，Si －OH鍵脫水聚合形成網絡狀的Si－O－Si結構，該網絡結構一直保持到1100℃也無變化，這種結構保證了材料在1100℃×3h下具有一定的強度。1550℃×3h處理后，二氧化硅微粉與鎂砂發生化學反應而形成鎂橄欖石，鎂橄欖石的形成使馬丁砂在高溫下也能保證較高的強度。

4、本發明的金屬鋁粉、檸檬酸鈉和草酸的加入不僅起到減水、調節硬化時間的作用，還可以提高材料在使用中的防爆裂性能。金屬鋁粉起到排氣和快干的作用；檸檬酸鈉和草酸的加入可以起到減水效果，科學的配比使得各個原料之間相輔相成，提高材料性能。

具體實施方式