CN102167607A - 白云石质不烧碳砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种白云石质不烧碳砖及其制备方法，采用出窑后不经破碎的煅烧合成高铁白云石作为骨料，煅烧合成高铁白云石中，Fe₂O₃重量百分含量5～10％，CaO重量百分含量20～55％；所述的白云石质不烧碳砖由以下原料按重量比例制成：煅烧合成白高铁白云石3mm～5mm 26～30，煅烧合成白云石1mm～3mm 25～28、电熔镁砂0.088mm～1mm18～22、电熔镁砂≤0.088mm 10～15、铝粉1～4、石墨5～15、硅粉1～3、沥青2～5、酚醛树脂2～4。其制备方法包括预混、混碾、加压成坯体和热处理工序。本发明使用出窑后不经破碎的煅烧合成高铁白云石作为骨料从而制得了一种防水化性能高，价格相对低廉的白云石质不烧碳砖。

Description

白云石质不烧碳砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金行业用不烧碳砖技术领域，具体涉及一种新型白云石质不烧碳砖及其制备方法。

背景技术

CaO具有净化钢液的作用，在冶炼不锈钢、纯净钢及低硫钢等优质钢种领域的作用正日益受到人们的重视。另外，CaO还具有独特的化学稳定性，CaO比MgO与C共存的温度更高。例如在冶炼总杂质含量特别低的高档轿车板IF钢时要求冶炼必须在高真空条件下才能达到指标要求，即真空度达到67Pa(0.5托左右)时，才能实现并完成精炼任务。而在这种高真空度的条件下MgO与C反应温度降低到1230℃左右，即在精炼温度下该反应能剧烈进行。研究报告指出在同等真空条件下，CaO-C的反应理论温度要比MgO-C反应的理论温度高200℃以上，即在同等条件下，含CaO的碳复合耐火材料性能更加稳定。

如果这种情况下，还用MgO-C质耐火材料作为精炼炉的内衬，则内衬将在很短的时间内遭到严重破坏。但是MgO-CaO-C材料并没有像MgO-C材料那样被广泛的应用，其主要原因是CaO容易水化。目前，解决白云石质耐火材料水化问题的研究文献报告中常用的方法是引入ZrO₂或者Y₂O₃等从而抑制白云石的水化，但是这些原料多数价格昂贵所以一直没有得以广泛推广。公开号为CN101306951A的中国发明专利公开了一种不烧抗水化镁白云石碳砖及其制备工艺，采用镁白云石砂、高纯电熔镁砂、石墨为原料制成。公开号为CN1800083A的中国发明专利公开了一种抗水化白云石烧成砖及制作工艺；这两项专利申请均针对抗水化问题提出了技术解决方案，但是，其抗水化性能仍有待于提高。

大量实验和现场生产经验证明，煅烧合成高铁白云石具有很好的防水化作用。在白云石中引入Fe₂O₃后在高温条件下生成2CaO₂.Fe₂O₃和CaO₂.Fe₂O₃其熔点分别是1435℃和1200℃，而合成高铁白云石的温度一般在1700℃以上。所以熔融的2CaO₂.Fe₂O₃和CaO₂.Fe₂O₃就会包裹在未反应的CaO的颗粒表面进而防止其水化。另外，如果选用出窑后不经破碎的高铁白云石就不会产生新的断面，从而在一定程度上可进一步提高合成高铁白云石的抗水化性。

发明内容

本发明的目的是提供一种白云石质不烧碳砖及其制备方法，该方法采用出窑后不经破碎的高铁合成白云石为主要原料，可有效防止白云石原料及白云石质不烧碳砖成品的水化，大大提高了不烧碳砖的抗水化性能。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种白云石质不烧碳砖，其特征在于，采用出窑后不经破碎的煅烧合成高铁白云石作为骨料，煅烧合成高铁白云石中，Fe₂O₃重量百分含量5～10％，CaO重量百分含量20～55％；所述的白云石质不烧碳砖由以下原料按重量比例制成：

煅烧合成高铁白云石  3mm～5mm        26～30

煅烧合成高铁白云石  1mm～3mm        25～28

电熔镁砂            0.088mm～1mm    18～22

电熔镁砂            ≤0.088mm       10～15

石墨                                5～15

铝粉                                1～4

硅粉                                1～3

沥青                                2～5

酚醛树脂                            2～4。

所述的煅烧合成高铁白云石的制法为：采用天然的白云石矿，在900℃-1200℃温度下轻烧得到轻烧白云石，经消化处理后的白云石中加入粒度≤0.088mm的镁砂细粉混合均匀，镁砂细粉的加入量为消化处理前轻烧白云石重量的0-2倍(也可不添加)；然后加入氧化铁红，氧化铁红加入量为总重量的5-10％；然后进行人工造粒，粒度为1-5mm；将人造颗粒在1800℃-2000℃高温下煅烧即可得到煅烧合成高铁白云石。

所述的白云石质不烧碳砖的制备方法，包括以下步骤：

1)按所述原料、配比及粒度要求，称取煅烧合成高铁白云石、电熔镁砂、石墨、铝粉、硅粉、沥青和酚醛树脂，先将煅烧合成高铁白云石、电熔镁砂(≥0.088mm)加入到混砂机中预混碾2～4分钟，然后再加入液态酚醛树脂混炼3～5分钟，然后加入石墨、铝粉、硅粉、沥青和电熔镁砂细粉(≤0.088mm)，混碾10～15分钟；

2)将混合好的物料加入模具中，在600吨～1000吨摩擦压砖机上加压，制成坯体；

3)将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑热风入口温度40～60℃，保温区间温度180℃，出口温度40～60℃，干燥时间不小于16小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用出窑后不经破碎的煅烧高铁合成白云石为主要原料，可有效防止白云石原料及白云石质不烧碳砖成品的水化，大大提高了不烧碳砖的抗水化性能。由于引入了CaO，起到了净化钢水的作用，同时也提高了高真空度下精炼炉的炉衬寿命。另外，本发明采用出窑后不经破碎的煅烧合成高铁白云石，在煅烧过程中低熔点的2CaO₂.Fe₂O₃和CaO₂.Fe₂O₃包裹在未反应的CaO的颗粒表面且不产生新的断面，从而可有效防止CaO的水化。

具体实施方式

实施例1

一种白云石质不烧碳砖，采用出窑后不经破碎的煅烧合成高铁白云石作为骨料，煅烧合成高铁白云石中，Fe₂O₃重量百分含量5～10％，CaO重量百分含量20～40％；所述的白云石质不烧碳砖由以下原料按重量比例制成：

煅烧合成高铁白云石    3mm～5mm        26

煅烧合成高铁白云石    1mm～3mm        28

电熔镁砂              0.088mm～1mm    20

电熔镁砂              ≤0.088mm       10

石墨                                  8

铝粉                                  2

硅粉                                  2

沥青                                  2

酚醛树脂                              2。

所述的煅烧合成高铁白云石的制法为：采用天然的白云石矿，在900℃-1200℃温度下轻烧得到轻烧白云石，经消化处理后的白云石中加入氧化铁红，氧化铁红加入量为总重量的5-10％；然后进行人工造粒，粒度为1-5mm；将人造颗粒在1800℃-2000℃高温下煅烧即可得到煅烧合成高铁白云石。

所述白云石质不烧碳砖的制备方法步骤如下：

1)按所述的原料、配比及粒度要求，称取煅烧合成高铁白云石、电熔镁砂、石墨、铝粉、硅粉、沥青和酚醛树脂，先将煅烧合成高铁白云石、电熔镁砂(≥0.088mm)加入到混砂机中预混碾2～4分钟，然后再加入液态酚醛树脂混炼3～5分钟，然后加入石墨、铝粉、硅粉、沥青和电熔镁砂细粉(≤0.088mm)，混碾10～15分钟；

2)将混合好的物料加入模具中，在600吨～1000吨摩擦压砖机上加压，制成坯体；

3)将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑热风入口温度40～60℃，保温区间温度180℃，出口温度40～60℃，干燥时间不小于16小时。

实施例2

一种白云石质不烧碳砖，采用出窑后不经破碎的煅烧合成高铁白云石作为骨料，煅烧合成高铁白云石中，Fe₂O₃重量百分含量5～10％，CaO重量百分含量20～40％；所述的白云石质不烧碳砖由以下原料按重量比例制成：

煅烧合成高铁白云石    3mm～5mm        28

煅烧合成高铁白云石    1mm～3mm        25

电熔镁砂              0.088mm～1mm    18

电熔镁砂              ≤0.088mm       12

石墨                                  11

铝粉                                  1

硅粉                                  1

沥青                                  2

酚醛树脂                              2。

所述的煅烧合成高铁白云石的制法为：采用天然的白云石矿，在900℃-1200℃温度下轻烧得到轻烧白云石，经消化处理后的白云石中加入粒度≤0.088mm的镁砂细粉混合均匀，镁砂细粉的加入量与消化处理前轻烧白云石重量比为1∶1；然后加入氧化铁红，氧化铁红加入量为总重量的5-10％；然后进行人工造粒，粒度为1-5mm；将人造颗粒在1800℃-2000℃高温下煅烧即可得到煅烧合成高铁白云石。

所述白云石质不烧碳砖的制备方法同实施例1。

实施例3

一种白云石质不烧碳砖，采用出窑后不经破碎的煅烧合成高铁白云石作为骨料，煅烧合成高铁白云石中，Fe₂O₃重量百分含量5～10％，CaO重量百分含量30～55％；所述的白云石质不烧碳砖由以下原料按重量比例制成：

煅烧合成高铁白云石    3mm～5mm    30

煅烧合成高铁白云石  1mm～3mm        26

电熔镁砂            0.088mm～1mm    22

电熔镁砂            ≤0.088mm       15

石墨                                5

铝粉                                4

硅粉                                3

沥青                                5

酚醛树脂                            4。

所述的煅烧合成高铁白云石的制法为：采用天然的白云石矿，在900℃-1200℃温度下轻烧得到轻烧白云石，经消化处理后的白云石中加入粒度≤0.088mm的镁砂细粉混合均匀，镁砂细粉的加入量与消化处理前轻烧白云石重量比为1∶2；然后加入氧化铁红，氧化铁红加入量为总重量的5-10％；然后进行人工造粒，粒度为1-5mm；将人造颗粒在1800℃-2000℃高温下煅烧即可得到煅烧合成高铁白云石。

所述白云石质不烧碳砖的制备方法同实施例1。

实施例4

一种白云石质不烧碳砖，采用出窑后不经破碎的煅烧合成高铁白云石作为骨料，煅烧合成高铁白云石中，Fe₂O₃重量百分含量5～10％，CaO重量百分含量45～55％；所述的白云石质不烧碳砖由以下原料按重量比例制成：

煅烧合成高铁白云石    3mm～5mm        28

煅烧合成高铁白云石    1mm～3mm        25

电熔镁砂              0.088mm～1mm    20

电熔镁砂              ≤0.088mm       12

石墨                                  10

铝粉                                  2

硅粉                                  2

沥青                                  3

酚醛树脂                              4。

所述的煅烧合成高铁白云石的制法为：采用天然的白云石矿，在900℃-1200℃温度下轻烧得到轻烧白云石，经消化处理后的白云石中加入粒度≤0.088mm的镁砂细粉混合均匀，镁砂细粉的加入量与消化处理前轻烧白云石重量比为1∶1.5；然后加入氧化铁红，氧化铁红加入量为总重量的5-10％；然后进行人工造粒，粒度为1-5mm；将人造颗粒在1800℃-2000℃高温下煅烧即可得到煅烧合成高铁白云石。

所述白云石质不烧碳砖的制备方法同实施例1。

对比例

(一)原料配比见表1

其中，所用的主原料全部为电熔镁砂。

(二)制备方法如下：

1)按表1的配比，准确称取电熔镁砂、石墨、酚醛树脂和其他添加剂，先将粗中颗粒加入到混砂机中预混碾2～4分钟，然后再加入液态树脂混炼3～5分钟后加入剩余的原料，混碾10～15分钟；

2)将混合好的物料加入模具中，在600吨～1000吨摩擦压砖机上加压，制成坯体；

3)将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑热风入口温度40～60℃，保温区间温度180℃，出口温度40～60℃，干燥时间不小于16小时。

成品测试结果见表1。

抗侵蚀性能的检测方法：按表1的配比，按照国标GB/T8931-2007用静态坩埚法进行抗渣检测，在制品中心部位钻制出Φ40mm×35mm的渣孔，并于渣孔中分别装入40克钢渣。在1600℃保温3小时。测量成品剖面被炉渣侵蚀量及渗透量的大小。

表1

实施例5-实施例8中，本发明煅烧合成高铁白云石的制法为：采用天然的白云石矿，在900℃-1200℃温度下轻烧得到轻烧白云石，经消化处理后的白云石中加入氧化铁红，氧化铁红加入量为总重量的5-10％；然后进行人工造粒，粒度为1-5mm；将人造颗粒在1800℃-2000℃高温下煅烧即可得到煅烧合成高铁白云石。

本发明白云石质不烧碳砖的制备方法步骤如下：

1)按所述的原料、配比及粒度要求，称取煅烧合成高铁白云石、电熔镁砂、石墨、铝粉、硅粉、沥青和酚醛树脂，先将煅烧合成高铁白云石、电熔镁砂(≥0.088mm)加入到混砂机中预混碾2～4分钟，然后再加入液态酚醛树脂混炼3～5分钟，然后加入石墨、铝粉、硅粉、沥青和电熔镁砂细粉(≤0.088mm)，混碾10～15分钟；

2)将混合好的物料加入模具中，在600吨～1000吨摩擦压砖机上加压，制成坯体；

3)将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑热风入口温度40～60℃，保温区间温度180℃，出口温度40～60℃，干燥时间不小于16小时。

上述八个实施例中，制得的白云石质不烧碳砖的成品化学指标为，按重量百分比计：SiO₂≤3.0％、Al₂O₃1.0-5.0％、Fe₂O₃2.5-6.0％、CaO 10-35％、C 5-15％、MgO45-68％。

Claims (3)

1.一种白云石质不烧碳砖，其特征在于，采用出窑后不经破碎的煅烧合成高铁白云石作为骨料，煅烧合成高铁白云石中，Fe₂O₃重量百分含量5～10％，CaO重量百分含量20～55％；所述的白云石质不烧碳砖由以下原料按重量比例制成：

煅烧合成高铁白云石    3mm～5mm        26～30

煅烧合成高铁白云石    1mm～3mm        25～28

电熔镁砂              0.088mm～1mm    18～22

电熔镁砂              ≤0.088mm       10～15

石墨                                  5～15

铝粉                                  1～4

硅粉                                  1～3

沥青                                  2～5

酚醛树脂                              2～4。

2.根据权利要求1所述的一种白云石质不烧碳砖，其特征在于，所述的煅烧合成高铁白云石的制法为：采用天然的白云石矿，在900℃-1200℃温度下轻烧得到轻烧白云石，经消化处理后的白云石中加入粒度≤0.088mm的镁砂细粉混合均匀，镁砂细粉的加入量为消化处理前轻烧白云石重量的0-2倍；然后加入氧化铁红，氧化铁红加入量为总重量的5-10％；然后进行人工造粒，粒度为1-5mm；将人造颗粒在1800℃-2000℃高温下煅烧即可得到煅烧合成高铁白云石。

3.根据权利要求1或2所述的白云石质不烧碳砖的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)按所述原料、配比及粒度要求，称取煅烧合成高铁白云石、电熔镁砂、石墨、铝粉、硅粉、沥青和酚醛树脂，先将煅烧合成高铁白云石、粒度≥0.088mm的电熔镁砂加入到混砂机中预混碾2～4分钟，然后再加入液态酚醛树脂混炼3～5分钟，然后加入石墨、铝粉、硅粉、沥青和粒度≤0.088mm的电熔镁砂细粉，混碾10～15分钟；

2)将混合好的物料加入模具中，在600吨～1000吨摩擦压砖机上加压，制成坯体；

3)将坯体送入干燥窑干燥，干燥窑热风入口温度40～60℃，保温区间温度180℃，出口温度40～60℃，干燥时间不小于16小时。