專利名稱：一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
氧化物一非氧化物復(fù)合材料是耐火材料發(fā)展的重要方向。MgO-C耐火材料已成為鋼鐵工業(yè)用重要的耐火材料，它是由鎂砂和石墨以樹(shù)脂為結(jié)合劑制成的。由于石墨不被熔渣潤(rùn)濕，熱導(dǎo)率高，因而碳復(fù)合材料具有優(yōu)良的抗渣性和熱震穩(wěn)定性，被廣泛用于冶金爐及容器的內(nèi)襯。在上世紀(jì)后期，耐火材料使用壽命的大幅度提高，碳復(fù)合耐火材料起了重要作用。
隨著能源的日益短缺，節(jié)能降耗已成為各行各業(yè)所面臨的一個(gè)重要課題。傳統(tǒng)鎂碳材料中的石墨加入量在12%以上，由于存在大量的石墨，導(dǎo)致材料的熱導(dǎo)率高，使用過(guò)程中的熱量散失大，很容易將工作面接觸的熱量傳遞出去，不利于節(jié)能降耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的是提供一種熱導(dǎo)率低、抗侵蝕性和抗熱震穩(wěn)定性較強(qiáng)的鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是先將6(T90wt%的鎂砂、5 30wt%的菱鎂礦細(xì)粉、7wt%的石墨、]_、wt%的添加劑和2 5wt%的結(jié)合劑攪拌混合,壓制成型；然后在15(T350°C條件下烘烤2 24小時(shí)，制得鎂碳復(fù)合材料。所述鎂砂為電熔鎂砂顆粒、燒結(jié)鎂砂顆粒、電熔鎂砂細(xì)粉和燒結(jié)鎂砂細(xì)粉中的一種以上。所述鎂砂中的MgO含量> 95wt% ;電熔鎂砂顆粒和燒結(jié)鎂砂的粒徑為O. 2 11mm，電熔鎂砂細(xì)粉和燒結(jié)鎂砂的粒徑為3 200 μ m。所述石墨中的C含量彡90wt%石，石墨的粒徑為2 500 μ m。所述菱鎂礦細(xì)粉中的MgO含量彡43wt%，菱鎂礦粉的粒徑為f 20 μ m。所述添加劑為金屬鋁、單質(zhì)硅、鋁硅合金和碳化硼中的一種以上，添加劑的粒徑為20 500 μ mD所述結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂、或?yàn)檎闱?、或?yàn)榉尤?shù)脂和浙青的混合物、或?yàn)榉尤?shù)脂和六次甲基四胺的混合物；其中，酚醛樹(shù)脂的殘?zhí)悸?gt;40%。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明在制備過(guò)程中引入一定數(shù)量的極細(xì)的菱鎂礦粉，在使用過(guò)程中，一方面結(jié)合劑在較低溫度下首先炭化并形成微小氣孔通道，在較高溫度下，菱鎂礦粉分解并釋放出氣體，生成的氣體會(huì)從結(jié)合劑炭化形成的氣孔通道排除并在材料中形成微孔，從而降低了材料的熱導(dǎo)率；且由于形成了微孔，材料的強(qiáng)度還會(huì)提高，同時(shí)對(duì)材料的熱震穩(wěn)定性增加有幫助。另一方面，所制備的鎂碳復(fù)合材料中的石墨加入量比傳統(tǒng)鎂碳材料低得多，能降低材料的熱導(dǎo)率。本發(fā)明所制備的鎂碳復(fù)合材料既具有高熔點(diǎn)又具有較強(qiáng)抗氧化性、熱震穩(wěn)定性、抗冶金熔渣和金屬熔體的滲透和侵蝕能力，且熱導(dǎo)率低于傳統(tǒng)的鎂碳復(fù)合材料，能減少熱量散失，以利節(jié)能降耗。所制備鎂碳復(fù)合材料適用于冶金爐及容器的內(nèi)襯。
具體實(shí)施例下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。為避免重復(fù)，現(xiàn)將本具體實(shí)施方式
所涉及的技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述
電熔鎂砂顆粒、燒結(jié)鎂砂顆粒、電熔鎂砂細(xì)粉和燒結(jié)鎂砂細(xì)粉的MgO含量> 95wt% ；電熔鎂砂顆粒和燒結(jié)鎂砂的粒徑為O. 2^11mm,電熔鎂砂細(xì)粉和燒結(jié)鎂砂的粒徑為3 200 μ m。石墨中的C含量彡90被％石，石墨的粒徑為2 500 μ m。菱鎂礦細(xì)粉中的MgO含量彡43wt%，菱鎂礦粉的粒徑為I 20 μ m?！そ饘黉X、單質(zhì)硅、鋁硅合金和碳化硼的粒徑為2(Γ500 μ m。酚醛樹(shù)脂的殘?zhí)悸?gt;40%。實(shí)施例I
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將6(T70wt%的電熔鎂砂顆粒、2(T30wt%的菱鎂礦細(xì)粉、4 7wt%的石墨、]_ 3wt%的添加劑和2 3wt%的結(jié)合劑攪拌混合,壓制成型,然后在15(T230°C條件下烘烤2 8小時(shí)，制得鎂碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為金屬鋁；結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂。實(shí)施例2
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將6(T70wt%的燒結(jié)鎂砂顆粒、2(T30wt%的菱鎂礦細(xì)粉、4 7wt%的石墨、]_ 3wt%的添加劑和2 3wt%的結(jié)合劑攪拌混合,壓制成型,然后在15(T230°C條件下烘烤2 8小時(shí)。制得鎂碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為單質(zhì)硅粉；結(jié)合劑為浙青。實(shí)施例3
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將55飛0wt%的電熔鎂砂顆粒、5 10wt%的電熔鎂砂細(xì)粉、20 30wt%的菱鎂礦細(xì)粉、4 7wt%的石墨、I 3wt%的添加劑、2 3wt%的結(jié)合劑，攪拌混合，壓制成型；然后在15(T230°C下烘烤2 8小時(shí)，制得鎂碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為鋁硅合金粉；結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂和六次甲基四胺的混合物。實(shí)施例4
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將55飛0被％燒結(jié)鎂砂顆粒、5 10wt%燒結(jié)鎂砂細(xì)粉、20 30wt%菱鎂礦粉、I 3wt%石墨、3 5wt%的添加劑、3 5wt%的結(jié)合劑，攪拌混合，壓制成型，然后在23(T350°C下烘烤8 15小時(shí)。制得鎂碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為碳化硼；結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂和浙青的混合物。實(shí)施例5
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將55飛0wt%的燒結(jié)鎂砂顆粒、15 20wt%的電熔鎂砂細(xì)粉、l(T20wt%的菱鎂礦細(xì)粉、I 3wt%的石墨、3 5wt%的添加劑和3 5wt%的結(jié)合劑攪拌混合，壓制成型，然后在23(T350°C下烘烤8 15小時(shí)。制得鎂碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為碳化硼和鋁硅合金粉的混合物；結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂。
實(shí)施例6
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將55飛0wt%的電熔鎂砂顆粒、15 20wt%的燒結(jié)鎂砂細(xì)粉、l(T20wt%的菱鎂礦細(xì)粉、I 3wt%的石墨、3 5wt%的添加劑、3 5wt%的結(jié)合劑攪拌混合，壓制成型，然后在23(T350°C下烘烤15 24小時(shí)，制得鎂碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為碳化硼和金屬鋁粉的混合物；結(jié)合劑為浙青。實(shí)施例7
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將5(T52wt的％電熔鎂砂顆粒、5、wt%的燒結(jié)鎂砂顆粒、15 20wt%的電熔鎂砂細(xì)粉、l(T20wt%的菱鎂礦粉、I 3wt%的石墨、3 5wt%的添加劑和3 5wt%的結(jié)合劑攪拌混合，壓制成型，然后在23(T350°C條件下烘烤15 24小時(shí)。制得鎂 碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為碳化硼和單質(zhì)硅粉的混合物；結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂。實(shí)施例8
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法?，F(xiàn)將55飛0wt%的電熔鎂砂顆粒、l(Tl5wt%的燒結(jié)鎂砂顆粒、l(Tl50wt%的燒結(jié)鎂砂細(xì)粉、5 10wt%的菱鎂礦細(xì)粉、I 3wt%的石墨、I 3wt%的添加劑和2 4wt%的結(jié)合劑攪拌混合，壓制成型；然后在15(T230°C條件下烘烤15 24小時(shí)。制得到一種鎂碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為金屬鋁粉和單質(zhì)硅粉的混合物；結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂。實(shí)施例9
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將5(T52wt的％燒結(jié)鎂砂顆粒、5、wt%的燒結(jié)鎂砂細(xì)粉、15 20wt%的電熔鎂砂細(xì)粉、l(T20wt%的菱鎂礦粉、I 3wt%的石墨、3 5wt%的添加劑和3 5wt%的結(jié)合劑攪拌混合，壓制成型，然后在23(T350°C條件下烘烤15 24小時(shí)。制得鎂碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為碳化硼和單質(zhì)硅粉的混合物；結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂。實(shí)施例10
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將6(T80wt%電熔鎂砂細(xì)粉、l(T30wt%菱鎂礦細(xì)粉、3wt%石墨、l 3wt%的添加劑和2 4wt%的結(jié)合劑攪拌混合壓制成型；然后在23(T350°C條件下烘烤15 24小時(shí)，制得鎂碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為金屬鋁粉、單質(zhì)硅粉和碳化硼的混合物，結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂。實(shí)施例11
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將6(T80wt%的燒結(jié)鎂砂細(xì)粉、l(T30wt%的菱鎂礦細(xì)粉、l 3wt%的石墨、]_ 3wt%的添加劑和2 4wt%的結(jié)合劑攪拌混合,壓制成型；然后在23(T350°C條件下烘烤15 24小時(shí)，制得鎂碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為金屬鋁粉、單質(zhì)硅粉、碳化硼和鋁硅合金粉的混合物，結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂和浙青的混合物。實(shí)施例12
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將55飛0wt%的電熔鎂砂顆粒、5 10wt%的燒結(jié)鎂砂顆粒、20 30wt%的菱鎂礦細(xì)粉、4 7wt%的石墨、I 3wt%的添加劑、2 3wt%的結(jié)合劑,攪拌混合，壓制成型；然后在15(T230°C下烘烤2 8小時(shí)，制得鎂碳復(fù)合材料。
本實(shí)施例中添加劑為鋁硅合金粉；結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂和六次甲基四胺的混合物。實(shí)施例13
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將55飛0wt%的電熔鎂砂細(xì)粉、5 10wt%的燒結(jié)鎂砂細(xì)粉、20 30wt%的菱鎂礦細(xì)粉、4 7wt%的石墨、I 3wt%的添加劑、2 3wt%的結(jié)合劑，攪拌混合，壓制成型；然后在15(T230°C下烘烤2 8小時(shí)，制得鎂碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為鋁硅合金粉；結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂和六次甲基四胺的混合物。實(shí)施例14
一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。先將3(T32 wt %電熔鎂砂顆粒、2(T22wt%燒結(jié)鎂砂顆粒、5 8%電熔鎂砂細(xì)粉、5 8%燒結(jié)鎂砂細(xì)粉2(T30wt%的菱鎂礦細(xì)粉、4 7wt%的石墨、Γ3 %的添加劑和2 3wt%的結(jié)合劑攪拌混合，壓制成型，然后在15(T230°C條件下烘烤2 8小時(shí)，制得鎂碳復(fù)合材料。本實(shí)施例中添加劑為金屬鋁；結(jié)合劑為酚醛樹(shù)脂。本具體實(shí)施方式
在制備過(guò)程中引入一定數(shù)量的極細(xì)的菱鎂礦細(xì)粉，在使用過(guò)程中，一方面結(jié)合劑在較低溫度下首先炭化并形成微小氣孔通道，在較高溫度下，菱鎂礦細(xì)粉分解并釋放出氣體，生成的氣體會(huì)從結(jié)合劑炭化形成的氣孔通道排除并在材料中形成微孔，從而降低了材料的熱導(dǎo)率。而且由于形成了微孔，材料的強(qiáng)度還會(huì)提高，同時(shí)對(duì)材料的熱震穩(wěn)定性增加有幫助。另一方面，所制備的鎂碳復(fù)合材料中石墨的加入量比傳統(tǒng)鎂碳材料低得多，能降低材料的熱導(dǎo)率。因此，本具體實(shí)施方式
所制備的鎂碳復(fù)合材料既具有高熔點(diǎn)又具有較強(qiáng)抗氧化性、熱震穩(wěn)定性、抗冶金熔渣和金屬熔體的滲透和侵蝕能力，且熱導(dǎo)率低于傳統(tǒng)的鎂碳復(fù)合材料，能減少熱量散失，以利節(jié)能。所制備的鎂碳復(fù)合材料適用于冶金爐及容器的內(nèi)襯。
權(quán)利要求
1.一種鎂碳復(fù)合材料的制備方法，其特征在于先將6(T90wt%的鎂砂、5 30wt%的菱鎂礦細(xì)粉、l 7wt%的石墨、]_ 5wt%的添加劑和2 5wt%的結(jié)合劑攪拌混合,壓制成型；然后在15(T350°C條件下烘烤2 24小時(shí)，制得鎂碳復(fù)合材料； 所述鎂砂為電熔鎂砂顆粒、燒結(jié)鎂砂顆粒、電熔鎂砂細(xì)粉和燒結(jié)鎂砂細(xì)粉中的一種以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎂碳復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述鎂砂中的MgO含量> 95wt% ;電熔鎂砂顆粒和燒結(jié)鎂砂的粒徑為O. 2^11mm,電熔鎂砂細(xì)粉和燒結(jié)鎂砂的粒徑為3 200 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎂碳復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述石墨中的C含量^ 90wt%石,石墨的粒徑為2 500 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎂碳復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述菱鎂礦細(xì)粉中的MgO含量> 43wt%，菱鎂礦粉的粒徑為I 20 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎂碳復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述添加劑為金屬鋁、單質(zhì)硅、鋁硅合金和碳化硼中的一種以上，添加劑的粒徑為2(Γ500μπι。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鎂碳復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述結(jié)合劑為酚醛樹(shù)月旨、或?yàn)檎闱?、或?yàn)榉尤?shù)脂和浙青的混合物、或?yàn)榉尤?shù)脂和六次甲基四胺的混合物；其中，酚醛樹(shù)脂的殘?zhí)悸?gt;40%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的鎂碳復(fù)合材料的制備方法所制備的鎂碳復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂碳復(fù)合材料及其制備方法。其技術(shù)方案是先將60~90wt%的鎂砂、5~30wt%的菱鎂礦細(xì)粉、1~7wt%的石墨、1~5wt%的添加劑和2~5wt%的結(jié)合劑攪拌混合，壓制成型；然后在150~350℃條件下烘烤2~24小時(shí)，制得鎂碳復(fù)合材料。所述鎂砂為電熔鎂砂顆粒、燒結(jié)鎂砂顆粒、電熔鎂砂細(xì)粉和燒結(jié)鎂砂細(xì)粉中的一種以上。本發(fā)明所制備的復(fù)合材料既具有高熔點(diǎn)又具有較強(qiáng)的抗氧化性、熱震穩(wěn)定性、抗冶金熔渣和金屬熔體的滲透和侵蝕能力，且該材料的熱導(dǎo)率低于傳統(tǒng)的鎂碳復(fù)合材料，能減少熱量散失，有利于節(jié)能。所制備的復(fù)合材料適用于冶金爐及容器的內(nèi)襯。
文檔編號(hào)C04B35/66GK102775172SQ20121029347
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者李友勝, 李楠, 柯昌明, 許興堂, 鄢文, 韓兵強(qiáng), 魏耀武 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)