[发明专利]一种抗水化的MgO—CaO系耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料生产技术领域，具体涉及一种抗水化的MgO-CaO 系耐火材料及其制备方法。

背景技术

MgO-CaO系耐火材料具有以下优异的物理和化学性能：①耐火度高； ②高温热力学性质稳定；③热震稳定性好；④抗渣性好；⑤净化钢液，防止 水口堵塞；⑥原料储量丰富，产品无污染。可以应用于钢铁冶炼领域，如钢 包、中间包及炉外精炼等高温设备。特别是随着洁净钢的发展，对MgO- CaO系耐火材料的呼声越来越高。同时，应用于水泥回转窑烧成带，是替代 镁铬材料的理想材料。但是MgO-CaO系耐火材料并未得到广泛应用，其 主要原因是其中游离CaO容易与水反应，造成产品开裂，给MgO-CaO系 耐火材料生产、运输、保存、使用带来不便。为了解决这一问题，国内外学 者做过许多尝试和研究工作，现综合评述如下：

(1)通过加入各种添加物，使MgO-CaO系耐火材料中CaO生成抗 水化的化合物或使CaO晶粒被包裹；

(2)对MgO-CaO系耐火材料表面进行包覆，使其不与水接触。

(3)采用密封包装，使其与水隔绝。

上述方法(1)研究的人较多，主要添加剂包括：Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、 ZrO₂、TiO₂和稀土氧化物等。提高抗水化性的主要原因是，添加剂与MgO -CaO系材料发生反应生成液相或形成固溶体促进烧结，使CaO、MgO晶 粒长大，成为稳定的大晶粒，产生的液相凝固后包裹在CaO的表面上，形 成抗水化物质。但是加入Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂会降低MgO-CaO系材料的 高温性能，有些添加剂进入钢液，对钢液造成污染。另外使游离CaO转化 成化合物或全部被包裹失去了其优异的钢水净化功能。ZrO₂、TiO₂和稀土氧 化物添加剂价格昂贵，并且存在分散困难等问题。另外稀土氧化物具有一定 的放射性，危害人生安全。

上述方法(2)又可分为有机物包覆和无机物包覆。有机物包括：憎水 的油类如焦油、沥青、石蜡和树脂等。但是有机物包覆存在包覆不均，低温 有机物分解，抗水化作用失效等缺点。无机物包覆法主要有用磷酸或磷酸盐 包覆，草酸或草酸盐包覆，CO₂碳酸化处理等。磷酸及磷酸盐包覆使MgO -CaO系材料表面CaO生成磷酸钙化合物，提高其抗水化性，但是磷会对 钢液造成污染，并且在施工过程中包覆层容易脱落，抗水化性失效。CO₂碳酸化处理使MgO-CaO系材料表面CaO生成CaCO₃，提高抗水化性能， 但是单独采用CO₂处理，反应较慢，效果不佳。中国专利01128336.X利用 CO₂和水蒸气混合气体与MgO-CaO系材料表面CaO反应生成抗水化的 CaCO₃膜，混入水蒸气可以加速反应，但由于水蒸气更容易使CaO水化， 容易造成开裂，不易控制，另外也存在包覆不均，容易失效等缺点。中国专 利02138990.X将镁钙砂在草酸溶液中浸泡干燥后，在CO₂气体保护下热处 理制成，由于在MgO-CaO熟料表面形成一层致密的草酸钙和碳酸钙复合 膜，抗水化性得到大大提高，但是由于在草酸溶液浸泡，使MgO-CaO熟 料与水接触，容易造成开裂，不易控制，并且该方法需经两次处理，工艺复 杂。

虽然方法(3)目前使用较多，但是没有从根本上解决MgO-CaO系材 料易水化问题，密封包装一经泄露或开包，就会失去抗水化能力。

总之，MgO-CaO系耐火材料的抗水化性问题没有很好的解决，限制 了其广泛的应用。

发明内容

针对上述背景技术所存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种 抗水化性能优异，且不影响其自身优异性能的MgO-CaO系耐火材料及其 制备方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：