[发明专利]一种优化低碳镁碳材料抗渣侵蚀和渗透的方法

说明书

本发明公开了一种优化低碳镁碳材料抗渣侵蚀和渗透的方法，属于冶金用镁碳材料领域。具体步骤包括原料预处理、压制成型、硬化处理。其特征在于，在混料阶段引入多晶硅废料和碳化硅陶瓷废料，通过废料中的有价元素原位形成增强相以增强低碳镁碳材料的抗渣性。同时，废料主成分硅和碳化硅在高温时可与熔渣反应，在镁碳材料表面形成高熔点保护层。本发明以一种简单的原料调整解决了目前低碳镁碳材料抗渣性差的缺陷，有很好的应用前景。

技术领域：

本发明属钢铁冶金用耐火材料技术领域，具体涉及了一种优化低碳镁碳材料抗渣侵蚀和渗透的方法。

背景技术：

耐火材料在服役过程中不可避免的会接触到冶金熔渣或者金属液。因为两者组分的差异，两者相互作用时会有一些激烈的化学反应，造成耐火材料的功能失效和结构损毁。由于熔渣侵蚀和渗透造成的危害是耐火材料发生破坏的两大主要原因之首。因此，它对耐火材料的关键性能表现和使用寿命有很大影响。

镁碳材料之所有可以被广泛应用在火法冶金过程中，主要是因为氧化镁的高耐火性和碳对熔渣的低润湿性。氧化镁的高耐火性为镁碳材料提供了优异的高温性能，如高温体积稳定性和高温蠕变性能。碳对熔渣的低润湿性为镁碳材料提供了出色的抗热震性和抗渣性（包括抗渣侵蚀和抗渣渗透两种）。因此，当镁碳砖中碳含量降低时，其抗渣性会变差。如何在控制较低成本前提下，尽可能优化和提升低碳镁碳材料的抗渣性是目前低碳镁碳材料领域亟待解决的难点之一。

发明内容：

本发明提供了一种优化低碳镁碳材料抗渣侵蚀和渗透的方法，旨在解决目前低碳镁碳材料抗渣性差的缺点。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案。

一种优化低碳镁碳材料抗渣侵蚀和渗透的方法，包括以下步骤：

（1）原料预处理。将多晶硅废料和碳化硅陶瓷废料在800 ℃处理4 h，以除去有机杂质，得到组分稳定的孰料。将原料按镁砂颗粒（5~3 mm，3~1 mm）、粘结剂、碳粉、抗氧化剂/镁砂细粉（1~0.088 mm，≤0.088 mm）/废料孰料顺序，按质量分数（60%~65%）、（2%~4%）、（4%~6%）、（2%~4%）/（15%~20%）/（5%~10%）添加并混合均匀。

（2）压制成型。将上述在混料机中混合均匀的原料倒入不锈钢模具并压制成型。

（3）硬化处理。将压制好的低碳镁碳生坯在隧道窑中于250 ℃热处理10 h。

作为优选地，所述的镁砂为电熔镁砂，MgO≥98%。所述的碳高纯高碳人工石墨，纯度≥99.5%，粒度≤10 μm。

作为优选地，所述的抗氧化剂为铝硅粉，纯度≥99%，粒度≤74 μm。

作为优选地，所述的粘结剂为热固性呋喃树脂，工业纯。

作为优选地，所述的多晶硅废料为光伏电池制备过程中产生的废料，具体组成为Si（50%~60%）、SiC（20%~30%）、SiO₂（5%~10%）、其他杂质（0%~15%）。碳化硅陶瓷废料汽车尾气过滤用蜂窝陶瓷，具体组成为SiC（85%~90%）、SiO₂（5%~10%）、杂质（0%~5%）。多晶硅废料主要提供硅源，碳化硅陶瓷废料提供碳化硅源。按任意比混合添加。在破碎机中被预处理至粒度≤74 μm。

作为优选地，所述的成型设备为高冲程摩擦压力机，压制方式为多次压制，4~6次，压力为300~500 MPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：