[發明專利]一種碳納米纖維改性的含碳耐火澆注料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811339212.7
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109232008A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 張海軍;畢玉保;張少偉;王慧芳;葛勝濤
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/66
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種碳納米纖維改性的含碳耐火澆注料及其制備方法。其技術方案是：將0.5～2.0質量份的催化劑與100質量份的無水乙醇混合，磁力攪拌，得到催化劑溶液。將100質量份的耐火澆注料浸漬于所述催化劑溶液中，浸漬時間為5～10min，干燥，得到干燥后的浸漬有催化劑的耐火澆注料。將1～4質量份的聚乙烯塑料與100質量份的所述干燥后的浸漬有催化劑的耐火澆注料混合，于高溫爐內在Ar氣氣氛和500～700℃條件下熱處理2～4h，制得碳納米纖維改性的含碳耐火澆注料。本發明具有工藝簡單、生產周期短、成本低廉和環境友好的特點，所制備的碳納米纖維改性的含碳耐火澆注料碳含量低、對鋼水無碳污染和抗高溫溶渣侵蝕性能良好。

技術領域

本發明涉及一種含碳耐火澆注料技術領域。尤其涉及一種碳納米纖維改性的含碳耐火澆注料及其制備方法。

背景技術

含碳定型耐火材料由于具有優良的熱震穩定性及良好的抗渣侵蝕性，在鋼鐵工業得到了廣泛使用，其主要應用范圍有：1)高爐煉鐵用耐火材料，如高爐爐底、出鐵溝等部位；2)轉爐、電爐和鋼包的襯體；3)連鑄用關鍵部件，如水口、滑板、塞棒等；4)熔煉金屬用的坩堝。

含碳耐火澆注料因其施工便利、無需高溫燒成且結構整體性好，在耐火材料總量中所占比重越來越高。但由于碳材料與水的非潤濕性，而難以制得具有較好使用性能的含碳耐火澆注料。此外，傳統的含碳定型耐火材料碳含量高，在使用過程中易發生碳元素的析出，使鋼水增碳，對鋼材造成污染。

發明內容

本發明旨在克服現有含碳定形耐火材料的不足，目的在于提供一種制備工藝簡單、生產周期短、成本低廉和環境友好的碳納米纖維改性的含碳耐火澆注料的制備方法；用該方法制備的碳納米纖維改性的含碳耐火澆注料碳含量低、對鋼水無碳污染和抗高溫溶渣侵蝕性能良好。

本發明所采用的技術方案的步驟是：

步驟一、將0.5～2.0質量份的催化劑與100質量份的無水乙醇混合，磁力攪拌30～60min，得到催化劑溶液。

步驟二、將100質量份的耐火澆注料浸漬于所述催化劑溶液中，浸漬時間為5～10min，得到浸漬有催化劑的耐火澆注料；再將所述浸漬有催化劑的耐火澆注料于110℃條件下干燥24～36h，得到干燥后的浸漬有催化劑的耐火澆注料。

步驟三、將1～4質量份的聚乙烯塑料與100質量份的所述干燥后的浸漬有催化劑的耐火澆注料混合，置于高溫爐內，在Ar氣氣氛和500～700℃條件下熱處理2～4h，制得碳納米纖維改性的含碳耐火澆注料。

所述催化劑為鐵、鈷和鎳的硝酸鹽中的一種，或為鐵、鈷和鎳的氯化物中的一種。

所述耐火澆注料為Al₂O₃質耐火澆注料、MgO質耐火澆注料和Al₂O₃-MgO 質耐火澆注料中的一種。

所述聚乙烯塑料為線性低密度聚乙烯塑料、低密度聚乙烯塑料和高密度聚乙烯中的一種。

由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果：

1)本發明將浸漬于催化劑溶液中的耐火澆注料干燥后與聚乙烯塑料混合，熱處理后制得碳納米纖維改性的含碳耐火澆注料(以下簡稱含碳耐火澆注料)，工藝簡單和生產周期短。

2)本發明采用的聚乙烯塑料為日常生活用品，是“白色污染”的主要來源；采用催化技術將聚乙烯塑料轉化為碳納米纖維，并對耐火澆注料進行改性，可實現廢棄資源的循環再利用，環境友好。

3)本發明通過碳納米纖維對耐火澆注料進行改性，使得所制備的碳納米纖維改性的含碳耐火澆注料在碳含量極低(C<0.2wt％)的條件下即可擁有優異的抗高溫熔渣侵蝕性能。