[发明专利]一种含叶腊石粉体的铝碳质耐火材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含叶腊石粉体的铝碳质耐火材料及其制备方法，先通过喷雾煅烧法在氧化铝粉和叶腊石粉表面包覆一层碳层，然后将包覆后的氧化铝粉和叶腊石粉按一定质量比与热固性酚醛树脂、抗氧化剂均匀混合，用压力机压制成坯体，成型后的坯体放入干燥箱内进行干燥固化，最后在高温炉内进行埋炭烧结成型。本发明一方面，将叶腊石粉取代氧化铝粉体，实现铝碳质耐火材料的低成本化。另一方面利用喷雾煅烧法，在氧化铝和叶腊石表面生成一层薄碳层，实现碳与氧化铝或叶腊石粉体充分混合，同时可以保证在较低的碳含量前提下，铝碳质耐火材料有较好综合性能。

技术领域

本发明涉及一种含叶腊石粉体铝碳质耐火材料及其制备方法，先喷雾煅烧法制备表面包覆碳的氧化铝和叶腊石复合粉体，再与粘合剂和抗氧化剂混合压制再烧成获得低碳高性能的铝碳质耐火材料，属于耐火材料制备技术领域。

背景技术

近年来，随着连铸和炉外精炼等炼钢新技术的不断发展，对耐火材料的使用性能提出了更高的要求。铝碳质(Al₂O₃-C)耐火材料具有良好的抗渣性、抗热震性、强度高等特性，在钢铁冶金工业中广泛应用。碳(C)是具有很低的热膨胀系数和较高的热导率，在高温下长期使用不会软化，几乎不受酸、碱、盐类及有机物的侵蚀，是一种优质的耐火材料。另外，碳对熔渣具有难润湿性，在使用过程中具有优良的抗渣侵蚀性能。传统Al₂O₃-C耐火材料的碳质量分数较高，大约为10～30wt％。但在浇铸洁净钢过程中，Al₂O₃-C耐火材料与钢水接触，会使钢水增碳；碳的密度小于氧化铝的密度，当碳含量过高时耐火材料的体积密度反而减小；另外在较高温度下，C极易与氧化性气体(如O₂)发生化学反应，使得含碳耐火材料的优良性能损失殆尽。因此，目前为了满足冶炼洁净钢和节能降耗的要求，Al₂O₃-C耐火材料向着低碳化和低成本方向发展。但是低碳化不意味着碳含量趋于零，如果这样将会导致耐火材料的抗热震性和抗渣侵蚀性变差，从而影响耐火材料的使用寿命。而且碳含量减少时其体积分数相应减少，如何实现碳与Al₂O₃充分混合均匀又是影响Al₂O₃-C耐火材料性能的关键因素。因此在Al₂O₃粉体表面包覆一薄碳层，这样即能降低碳的含量又使实现两者的充分混合，而且还利于高温下Al₂O₃与碳反应在粉体表面生成Al₃C₃，促进耐火材料的体积密度和耐压强度提高。喷雾煅烧法是将可溶性的碳源溶解在水溶液中，当无机物粉体浸泡在该溶液并充分润湿后，表面就会浸润一层含有碳源的水膜，然后通过喷雾高温煅烧，将水膜中水份蒸发同时有机物碳源分解生成碳，这样就可获得包覆有薄碳层的无机物粉体材料。

用储量丰富的天然矿物质材料来替代氧化铝是铝碳质(Al₂O₃-C)耐火材料低成本化的一种途径。而叶蜡石化学式2Al₂O₃·4SiO₂·H₂O，作为一种性能优良的耐火材料，其高温体积稳定性好，在温度剧变条件下不会碎裂，抗高温蠕变能力好。将叶蜡石加入到铝碳质耐火材料中，既能降低铝碳质耐火材料的生产成本。同时叶蜡石属层状结构，与滑石有相同的结构，在高温煅烧时会产生膨胀，用以抵消坯体在高温烧成过程产生的收缩，从而避免坯体在高温烧成过程的收缩而开裂。

综上分析，现有技术中存在铝碳质(Al₂O₃-C)耐火材料的碳质量分数较高(大约为10～30wt％)，以鳞片石墨作为碳源，石墨与氧化铝分散不均匀，以及原料成本较高等问题。

发明内容

为了降低耐火材料的成本，并在保证碳在铝碳质材料中均匀分布的前提下减少碳含量，本发明提出一种含叶腊石粉体的铝碳质耐火材料及其制备方法。