一種白云石碳磚的制備方法
【專利摘要】一種白云石碳磚的制備方法，涉及一種白云石碳磚的制備方法，該方法選用5-8mm的電熔鎂砂，5-3mm，3-1mm，1-0mm和<0.088mm的粒度的顆粒選用CaO≥50%的鎂鈣砂，以鱗片石墨為碳源，以無水熱塑性酚醛樹脂為結合劑，以烏洛托品為固化劑，加入硅粉為抗氧劑。成型時磚坯的密度控制在2.92-3.05g/cm3，在真空或氣氛保護下熱處理，熱處理的溫度為150-600℃，生產出CaO≥40%的高性能白云石碳磚。本發明采用合理配方和熱處理條件，解決了CaO>40%或更高的鎂鈣碳磚生產技術的難題，成功的生產出CaO>40%或更高的高性能鎂鈣碳磚。起到替代鎂碳磚及鋁鎂炭磚的作用，有效的保護我國的優質菱鎂礦、礬土礦和石墨資源。
【專利說明】 一種白云石碳磚的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種碳磚的制備方法，特別是涉及一種白云石碳磚的制備方法。
【背景技術】
[0002]鎂鈣系耐火材料具有良好的耐高溫、抗渣性、耐熱震性、高溫真空下穩定性及凈化鋼液的功能，是冶煉潔凈鋼生產中的首選耐火材料。鎂鈣系耐火材料還具有低值、環保等優點，是水泥回轉窯中鎂鉻磚的最佳替代材料。此外，嚴重損毀后的鎂鈣系耐火制品還可以作為土壤的改質劑，是一種綠色環保型耐火材料。隨著鋼鐵及水泥工業的快速發展及耐火制品性能的進一步提高，鎂鈣系耐火材料的應用將會越來越廣泛。
[0003]我國白云石、菱鎂礦儲量豐富，純度高、分布廣，白云石礦40億噸以上，菱鎂礦資源儲量達35億噸，我國的鎂資源占世界總量的22.5%，居世界首位。但伴隨著菱鎂礦和礬土資源的過渡開發，這些國家戰略資源面臨著枯竭的危險，尤其是特級菱鎂礦和礬土礦儲量已經很少。菱鎂礦的主產區主要集中在遼寧省，礬土礦主要集中在山西省和河南省。全國各地都需要從遼寧省引進高純鎂砂或電熔鎂砂等鎂質原料，從山西省和河南省引進礬土資源，采購成本及運輸成本極高。而白云石的儲量更加豐富，我國幾乎每省都有優質的白云石資源。如果通過開發研究解決高純鎂鈣砂抗水化、抗剝落性差等共性技術問題，其將可以替代高純鎂砂或電熔鎂砂及氧化鋁，廣泛應用于冶金和建材行業，成為原料采礦成本低、運輸成本低、資源分布范圍廣、性價比高的堿性耐火材料，能有效地保護國家有限的鎂資源。
[0004]石墨廣泛應用于電子、軍事、航天、國防、核工業等領域。曾有專家預言:20世紀是硅的世紀，21世紀將是石墨的世紀。我國石墨礦儲量占世界總儲量的75%，生產量占世界總產量的72%，石墨是我國少有的幾種具有國際競爭優勢的礦產之一。但我國石墨資源面臨濫采亂掘、采富棄貧、粗放經營等諸多亂象，如果不加以保護，我國石墨資源或將在20年內耗盡，保護石墨資源已經成為我國的當務之急。
[0005]鎂鈣碳磚是以白云石和石墨為主要材料，不經燒成而能直接使用的耐火材料，具有節能、熱震穩定性良好，生產工藝簡便，同時具有良好的抗渣性，若采用高性能的鎂鈣碳質耐火材料在鋼包的熔池中替代鎂碳磚及鋁鎂炭磚，將有效的保護我國的優質菱鎂礦、礬土礦和石墨資源。
[0006]目前，CaO含量為20-30%的鎂鈣碳磚生產技術比較成熟，在生產中得到廣泛的應用，但Ca0>40%或更高的鎂鈣碳磚生產技術有待提高，特別在生產過程中j就出現裂紋，水化等問題，導致Ca0>40%或更高的鎂鈣碳磚生產技術不過關。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種白云石碳磚的制備方法，該方法選用電熔鎂砂和鎂鈣砂，以鱗片石墨為碳源，以無水熱塑性酚醛樹脂為結合劑，以烏洛托品為固化劑，加入硅粉為抗氧劑，生產出CaO ^ 40%的高性能白云石碳磚。在鋼的熔池中替代鎂碳磚及鋁鎂炭磚，使之保護了我國的優質菱鎂礦、礬土礦和石墨資源。
[0008]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
一種白云石碳磚的制備方法，所述方法包括:選用粒度5-8mm的電熔鎂砂3-lmm, 1-Omm和〈0.088mm的粒度選用CaO彡50%的白云石砂，以鱗片石墨為碳源，以無水熱塑性酚醛樹脂為結合劑，以烏洛托品為固化劑，加入硅粉為抗氧劑；成型時磚坯的密度控制在2.92-3.05g/cm3，成型后經熱處理，生產出CaO彡40%高性能白云石碳磚；
其制備步驟如下:
1)打開混砂機，先投入粒度為8-5mm、5-3mm、3-lmm和O-1mm的鎂砂、白云石砂和烏洛托品混I分鐘，加入酚醛樹脂，混2分鐘，再加入石墨，混3分鐘，最后加入粒度< 0.088mm的白云石細粉、硅粉，混3分鐘，出料；
2)將混好的物料于模具中成坯，然后置于真空或氮氣保護或CO2氣體保護爐中加熱，于150-600°C下，加熱0.5-8h，后在70°C石蠟中浸泡半小時，得白云石磚成品；
各原料按重量份配比如下:
8-5 mm的鎂砂5-8份；
5-3謹的白云石砂12-15份；
3-1謹的白云石砂33-36份；
0-1謹的白云石砂20-25份；
<0.088mm的白云石細粉16-20份；
石墨5-10份；
硅粉0.5-2.5份；
酚醛樹脂的加入量為白云石、鎂砂、石墨和硅粉總重量的2.5-4.5%，烏洛托品的加入量為酚醛樹脂的10-15%。
[0009]所述的一種白云石碳磚的制備方法，所述粒度5-8的顆粒選用Mg0>97.0%的電熔鎂砂，粒度為5-3mm，3-lmm的顆粒選用CaO彡50%的優質白云石砂，粒度為1-Omm和〈0.088mm的細粉選用CaO彡50%的優質白云石粉。
[0010]所述的一種白云石碳磚的制備方法，所述碳磚成型后熱處理氣氛為真空或氮氣保護或CO2氣體保護，熱處理溫度為150-600°c。
[0011]本發明的優點與效果是:
本發明的創造性在于在制備CaO ^ 40%或更高的高性能白云石碳磚。高性能的鎂鈣碳質耐火材料在鋼包的熔池中替代鎂碳磚及鋁鎂炭磚，將有效的保護我國的優質菱鎂礦、礬土礦和石墨資源。
【具體實施方式】
[0012]下面結合實施例，對本發明作進一步詳述。
[0013]實施例1: 一種制備CaO彡40%高性能白云石碳磚的方法 (一)方法如下:
I)將粒度為8-5 mm、5-3mm、3-lmm和O-1mm的鎂砂、Ca0>50優質白云石砂和烏洛托品混約1-2分鐘，加入酚醛樹脂，混約2-4分鐘，再加入石墨，混約3分鐘，最后加入粒度
<0.088mm的Ca0>50優質白云石細粉、硅粉，混約3分鐘，出料；各原料按重量份配比如下: 8-5 mm的鎂砂5_8份、 5_3mm的白云石砂12-15份、
3-lmm的白云石砂33-36份、
O-1mm的白云石砂20-25份、
<0.088mm的白云石細粉 16-20份、
石墨5-9份、
硅粉0.5-2.5份、
酚醛樹脂的加入量為白云石、鎂砂、石墨和硅粉總重量的2.5-4.5%，
烏洛托品的加入量為酚醛樹脂的10-15%。
[0014]2)將混好的物料于模具中成坯，成型時磚坯的密度控制在2.92-3.05g/cm3，然后置于真空爐中加熱，于150-600°C下，加熱0.5-8h，后在70°C石蠟中浸泡半小時，制得白云石碳磚。
[0015](二)檢測結果
CaO彡40%的白云石碳磚的預期理化指標如下:CaO彡40%, MgO彡43%，C=7±2%，體積密度(BD)彡2.90 g/cm3，耐壓強度(CCS)彡30 MPa，顯氣孔率(AP) ( 8.0%。
[0016]15000C X2h/s 還原燒成時的指標:AP ( 14%, BD 彡 2.85 g/cm3, CCS 彡 20 MPa。
[0017]實施例2: 一種制備CaO彡50%高性能白云石碳磚的方法 (一)方法如下:
I)將粒度為8-5 mm、5-3mm、3-lmm和O-1mm的鎂砂、Ca0>50優質白云石砂和烏洛托品混約1-2分鐘，加入酚醛樹脂，混約2-4分鐘，再加入石墨，混約3分鐘，最后加入粒度
<0.088mm的Ca0>55%白云石細粉、硅粉，混約3分鐘，出料；各原料按重量份配比如下: 8-5 mm的鎂砂5_8份、
5_3mm的白云石砂12-15份、
3-lmm的白云石砂33-36份、
O-1mm的白云石砂20-25份、
<0.088mm的白云石細粉 16-20份、
石墨6-10份、
硅粉0.5-2.5份、
酚醛樹脂的加入量為白云石、鎂砂、石墨和硅粉總重量的2.5-4.5%，
烏洛托品的加入量為酚醛樹脂的10-15%。
[0018]2)將混好的物料于模具中成坯，成型時磚坯的密度控制在2.92-3.05g/cm3，然后置于氮氣爐中加熱，于550-600°C下，加熱0.5-8h，后在70°C石蠟中浸泡半小時，制得白云石碳磚。
[0019](二)檢測結果:
CaO彡50%的白云石碳磚的預期理化指標如下:CaO彡50%, MgO彡33%，C=8±2%，體積密度(BD)彡2.88 g/cm3，耐壓強度(CCS)彡30 MPa，顯氣孔率(AP) ( 8.0%。
[0020]15000C X2h/s 還原燒成時的指標:AP ( 14%, BD 彡 2.83 g/cm3，CCS 彡 20 MPa。[0021 ] 實施例3; 一種制備CaO彡50%高性能白云石碳磚的方法
(一)方法如下:
I)將粒度為8-5 mm、5-3mm、3-lmm和0_1_的鎂砂、Ca0>50白云石砂和烏洛托品混約1-2分鐘，加入酚醛樹脂，混約2-4分鐘，再加入石墨，混約3分鐘，最后加入粒度< 0.088mm的CaO>55%白云石細粉、硅粉，混約3分鐘，出料；各原料按重量份配比如下:
8-5 mm的鎂砂5_8份、
5_3mm的白云石砂12-15份、
3-lmm的白云石砂33-36份、
O-1mm的白云石砂20-25份、
<0.088mm的白云石細粉 16-20份、
石墨5-9份、
硅粉0.5-2.5份、
酚醛樹脂的加入量為白云石、鎂砂、石墨和硅粉總重量的2.5-4.5%，
烏洛托品的加入量為酚醛樹脂的10-15%。
[0022]2)將混好的物料于模具中成坯，成型時磚坯的密度控制在2.92-3.05g/cm3，然后置于CO2氣氛保護爐中加熱,于150-600°C下,加熱0.5-8h,制得白云石碳磚。
[0023](二)檢測結果:
CaO彡50%的白云石碳磚的預期理化指標如下:CaO彡50%, MgO彡33%，C=5_ll%，BD 彡 2.88 g/cm3, CCS 彡 30 MPa, AP ( 8.0%。
[0024]15000C X2h/s 還原燒成時的指標:AP ( 14%, BD 彡 2.83 g/cm3，CCS 彡 20 MPa。
【權利要求】
1.一種白云石碳磚的制備方法，其特征在于，所述方法包括:選用粒度5-8mm的電熔鎂砂,5_3mm, 3-lmm, 1-Omm和〈0.088mm的粒度選用CaO ^ 50%的白云石砂，以鱗片石墨為碳源，以無水熱塑性酚醛樹脂為結合劑，以烏洛托品為固化劑，加入硅粉為抗氧劑；成型時磚坯的密度控制在2.92-3.05g/cm3，成型后經熱處理，生產出CaO彡40%高性能白云石碳磚； 其制備步驟如下: 打開混砂機，先投入粒度為8-5 mm、5-3mm、3-lmm和0_1_的鎂砂、白云石砂和烏洛托品混I分鐘，加入酚醛樹脂，混2分鐘，再加入石墨，混3分鐘，最后加入粒度< 0.088mm的白云石細粉、硅粉，混3分鐘，出料； 將混好的物料于模具中成坯，然后置于真空或氮氣保護或CO2氣體保護爐中加熱，于150-600°C下，加熱0.5-8h，后在70°C石蠟中浸泡半小時，得白云石磚成品； 各原料按重量份配比如下: 8-5 mm的鎂砂5-8份； 5-3謹的白云石砂12-15份； 3-1謹的白云石砂33-36份； 0-1謹的白云石砂20-25份； < 0.088mm的白云石細粉16-20份； 石墨5-10份； 硅粉0.5-2.5份； 酚醛樹脂的加入量為白云石、鎂砂、石墨和硅粉總重量的2.5-4.5%，烏洛托品的加入量為酚醛樹脂的10-15%。
2.根據權利要求1所述的一種白云石碳磚的制備方法，其特征在于，所述粒度5-8的顆粒選用Mg0>97.0%的電熔鎂砂，粒度為5-3mm，3-lmm的顆粒選用CaO彡50%的優質白云石砂，粒度為1-Omm和〈0.088mm的細粉選用CaO彡50%的優質白云石粉。
3.根據權利要求1所述的一種白云石碳磚的制備方法，其特征在于，所述碳磚成型后熱處理氣氛為真空或氮氣保護或CO2氣體保護，熱處理溫度為150-600°c。
【文檔編號】C04B35/66GK104261845SQ201410480471
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2014年9月19日
【發明者】曹大力 申請人:沈陽化工大學