本發(fā)明屬于鎂鈣砂技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種抗水化鎂鈣砂及其制備方法。

背景技術(shù)：

鎂鈣砂通常指以MgO和CaO為主要化學(xué)成分的高溫?zé)Y(jié)混合物，主要用于制備鎂鈣質(zhì)耐火材料；鎂鈣質(zhì)耐火材料用于潔凈鋼冶煉AOD、VOD等精煉爐的內(nèi)襯，利用材料中的游離CaO凈化鋼液；鎂鈣質(zhì)耐火材料用于水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯，以實(shí)現(xiàn)無(wú)鉻化生產(chǎn)和降低對(duì)環(huán)境的污染。隨著對(duì)鋼質(zhì)量及環(huán)境要求的提高，鎂鈣質(zhì)耐火材料的應(yīng)用越來(lái)越得到重視。然而，鎂鈣砂及鎂鈣質(zhì)耐火材料在生產(chǎn)、存貯及運(yùn)輸過(guò)程中易水化而影響其使用性能，這成為制約鎂鈣質(zhì)耐火材料大范圍推廣與應(yīng)用的瓶頸，鎂鈣砂及鎂鈣質(zhì)耐火材料的抗水化也一直是耐火材料研究的核心內(nèi)容。

目前鎂鈣質(zhì)耐火材料抗水化的方法主要有高溫甚至超高溫?zé)Y(jié)法（CN102976640、CN101921123）、添加SiO₂、Fe₂O₃、稀土氧化物等促燒劑燒結(jié)法、常溫下溶液或溶膠浸漬表面處理法（CN201593025、CN105439577）、機(jī)械混磨一步燒結(jié)法（CN 101691294）。上述方法中，超高溫煅燒能耗高，對(duì)超高溫豎窯要求高，煅燒質(zhì)量難以均勻；添加促燒劑雖可降低燒結(jié)溫度，但由于高溫下產(chǎn)生液相降低使用性能，且稀土氧化物促燒劑增加了生產(chǎn)成本；常溫下溶液或溶膠浸漬表面包覆膜與鎂鈣砂結(jié)合力弱，包覆膜容易脫落，抗水化效果不理想；機(jī)械粉磨法將白云石磨成微粉增加了表面活性促進(jìn)燒結(jié)，但是微粉也更容易水化，不利于鎂鈣砂的致密化，降低了其抗水化性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的在于提供一種生產(chǎn)成本低、制備工藝簡(jiǎn)單和能耗低的抗水化性鎂鈣砂的制備方法，用該方法制備的鎂鈣砂抗水化性能好、高溫強(qiáng)度高、耐侵蝕和不污染鋼液。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：高溫煅燒法燒結(jié)后的鎂鈣砂顆粒，當(dāng)連續(xù)動(dòng)態(tài)冷卻至100~300℃溫度時(shí)，保溫1~5分鐘；然后在相同溫度條件下向鎂鈣砂顆粒表面連續(xù)噴灑有機(jī)硅樹(shù)脂，噴灑完畢后以5~10℃/min的速度冷卻至室溫，即得抗水化鎂鈣砂。

其中：每噸鎂鈣砂噴灑的有機(jī)硅樹(shù)脂為1~5kg，單位時(shí)間的有機(jī)硅樹(shù)脂噴灑量為0.05~1kg/s。

所述鎂鈣砂顆粒粒徑為1~20mm，所述鎂鈣砂顆粒的主要化學(xué)成分是：CaO為52~55wt%，MgO為42~46wt%，SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃≤3wt%。

所述有機(jī)硅樹(shù)脂為聚甲基硅樹(shù)脂、聚乙基硅樹(shù)脂、聚芳基硅樹(shù)脂和聚甲基苯基硅樹(shù)脂中的一種；有機(jī)硅樹(shù)脂的固含量為15~45wt%。

所述高溫煅燒法的煅燒設(shè)備為豎窯或回轉(zhuǎn)窯或電爐。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

本發(fā)明利用燒結(jié)后的鎂鈣砂顆粒在冷卻至300~500℃時(shí)，向燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒表面連續(xù)噴灑霧狀有機(jī)硅樹(shù)脂。由于冷卻過(guò)程中的燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒內(nèi)外存在溫度梯度，導(dǎo)致燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒周?chē)a(chǎn)生壓強(qiáng)，即燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒周?chē)膲簭?qiáng)>燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒表面的壓強(qiáng)>燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒內(nèi)部的壓強(qiáng)，在此壓強(qiáng)差的作用下，噴灑到燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒表面的有機(jī)硅樹(shù)脂自發(fā)由表面向顆粒內(nèi)部擴(kuò)散滲透，對(duì)燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒形成牢固包覆，在燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒表面形成連續(xù)網(wǎng)狀牢固的包覆膜。有機(jī)硅樹(shù)脂的有機(jī)基團(tuán)定向排列在外面，阻止了水的滲透，在鎂鈣質(zhì)材料的生產(chǎn)、存貯及運(yùn)輸過(guò)程中具有很好的抗水化作用。

同時(shí)，由于有機(jī)硅樹(shù)脂高溫下不產(chǎn)生液相，所制備的抗水化鎂鈣砂耐侵蝕、強(qiáng)度高和高溫性能好。利用高溫煅燒制備鎂鈣砂工藝過(guò)程的冷卻階段，燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒的殘余熱量與自身所存在的溫度分布，不需要重新加熱，制備工藝簡(jiǎn)單、能耗低。

本發(fā)明制備的抗水化鎂鈣砂經(jīng)檢測(cè)：水化增重率為0.05~0.15%；粉化率為0.1~0.3%。未處理的鎂鈣砂水化增重率為0.5~1.5%，粉化率為1~3%。故本發(fā)明所制備的抗水化鎂鈣砂抗水化性大幅度提高。

因此，本發(fā)明生產(chǎn)成本低、制備工藝簡(jiǎn)單和能耗低；所制備的鎂鈣砂抗水化性能好、高溫強(qiáng)度高、耐侵蝕和不污染鋼液。

附圖說(shuō)明

圖1為燒結(jié)后的鎂鈣砂顆粒的溫度分布圖；

圖2為燒結(jié)后的鎂鈣砂顆粒的壓強(qiáng)分布圖；

圖3為本發(fā)明制備的一種抗水化鎂鈣砂的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。

本具體實(shí)施方式中：

所述鎂鈣砂顆粒粒徑為1~20mm；所述鎂鈣砂顆粒的主要化學(xué)成分是：CaO為52~55wt%，MgO為42~46wt%，SiO₂+Al₂O₃+Fe₂O₃≤3wt%。

所述高溫煅燒法的煅燒設(shè)備為豎窯、回轉(zhuǎn)窯和電爐中的一種。

所述有機(jī)硅樹(shù)脂的固含量為15~45wt%。

實(shí)施例中不再贅述。

實(shí)施例1

一種抗水化鎂鈣砂及其制備方法。高溫煅燒法燒結(jié)后的鎂鈣砂顆粒，當(dāng)連續(xù)動(dòng)態(tài)冷卻至100~150℃溫度時(shí)，保溫1~2.5分鐘；然后在相同溫度條件下向鎂鈣砂顆粒表面連續(xù)噴灑有機(jī)硅樹(shù)脂，噴灑完畢后以5~7℃/min的速度冷卻至室溫，即得抗水化鎂鈣砂。

其中：每噸鎂鈣砂噴灑的有機(jī)硅樹(shù)脂為1~2.5kg，單位時(shí)間的有機(jī)硅樹(shù)脂噴灑量為0.05~0.25kg/s。

所述有機(jī)硅樹(shù)脂為聚甲基硅樹(shù)脂。

本實(shí)施例制備的抗水化鎂鈣砂經(jīng)檢測(cè)：水化增重率為0.05~0.08%；粉化率為0.1~0.16%。未處理的鎂鈣砂水化增重率為0.5~1.5%，粉化率為1~3%。

實(shí)施例2

一種抗水化鎂鈣砂及其制備方法。高溫煅燒法燒結(jié)后的鎂鈣砂顆粒，當(dāng)連續(xù)動(dòng)態(tài)冷卻至150~200℃溫度時(shí)，保溫2~3.5分鐘；然后在相同溫度條件下向鎂鈣砂顆粒表面連續(xù)噴灑有機(jī)硅樹(shù)脂，噴灑完畢后以6~8℃/min的速度冷卻至室溫，即得抗水化鎂鈣砂。

其中：每噸鎂鈣砂噴灑的有機(jī)硅樹(shù)脂為2~3.5kg，單位時(shí)間的有機(jī)硅樹(shù)脂噴灑量為0.2~0.6kg/s。

所述有機(jī)硅樹(shù)脂為聚乙基硅樹(shù)脂。

本實(shí)施例制備的抗水化鎂鈣砂經(jīng)檢測(cè)：水化增重率為0.07~0.1%；粉化率為0.15~0.22%。未處理的鎂鈣砂水化增重率為0.5~1.5%，粉化率為1~3%。

實(shí)施例3

一種抗水化鎂鈣砂及其制備方法。高溫煅燒法燒結(jié)后的鎂鈣砂顆粒，當(dāng)連續(xù)動(dòng)態(tài)冷卻至200~250℃溫度時(shí)，保溫3~4.5分鐘；然后在相同溫度條件下向鎂鈣砂顆粒表面連續(xù)噴灑有機(jī)硅樹(shù)脂，噴灑完畢后以7~9℃/min的速度冷卻至室溫，即得抗水化鎂鈣砂。

其中：每噸鎂鈣砂噴灑的有機(jī)硅樹(shù)脂為3~4.5kg，單位時(shí)間的有機(jī)硅樹(shù)脂噴灑量為0.4~0.8kg/s。

所述有機(jī)硅樹(shù)脂為聚芳基硅樹(shù)脂。

本實(shí)施例制備的抗水化鎂鈣砂經(jīng)檢測(cè)：水化增重率為0.09~0.13%；粉化率為0.2~0.26%。未處理的鎂鈣砂水化增重率為0.5~1.5%，粉化率為1~3%。

實(shí)施例4

一種抗水化鎂鈣砂及其制備方法。高溫煅燒法燒結(jié)后的鎂鈣砂顆粒，當(dāng)連續(xù)動(dòng)態(tài)冷卻至250~300℃溫度時(shí)，保溫4~5分鐘；然后在相同溫度條件下向鎂鈣砂顆粒表面連續(xù)噴灑有機(jī)硅樹(shù)脂，噴灑完畢后以8~10℃/min的速度冷卻至室溫，即得抗水化鎂鈣砂。

其中：每噸鎂鈣砂噴灑的有機(jī)硅樹(shù)脂為4~5kg，單位時(shí)間的有機(jī)硅樹(shù)脂噴灑量為0.6~1kg/s。

所述有機(jī)硅樹(shù)脂為聚甲基苯基硅樹(shù)脂。

本實(shí)施例制備的抗水化鎂鈣砂經(jīng)檢測(cè)：水化增重率為0.12~0.15%；粉化率為0.24~0.3%。未處理的鎂鈣砂水化增重率為0.5~1.5%，粉化率為1~3%。

本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

本具體實(shí)施方式利用燒結(jié)后的鎂鈣砂顆粒在冷卻至300~500℃時(shí)，向燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒表面連續(xù)噴灑霧狀有機(jī)硅樹(shù)脂；由于冷卻過(guò)程中的燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒內(nèi)外存在如圖1所示的溫度梯度，導(dǎo)致燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒周?chē)嬖谌鐖D2所示的壓強(qiáng)。圖1為燒結(jié)后的鎂鈣砂顆粒的溫度分布圖，圖2為燒結(jié)后的鎂鈣砂顆粒的壓強(qiáng)分布圖。即燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒周?chē)膲簭?qiáng)>燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒表面的壓強(qiáng)>燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒內(nèi)部的壓強(qiáng)。圖3為本實(shí)施例1制備的一種抗水化鎂鈣砂的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3中①為有機(jī)硅樹(shù)脂的有機(jī)基團(tuán)，圖3中②為滲透到鎂鈣砂顆粒內(nèi)部的有機(jī)硅樹(shù)脂。在圖2所示壓強(qiáng)差的作用下，噴灑到燒結(jié)后鎂鈣砂表面如圖3中②所示的有機(jī)硅樹(shù)脂自發(fā)地由表面向顆粒內(nèi)部擴(kuò)散滲透，對(duì)燒結(jié)后鎂鈣砂顆粒形成牢固包覆，在燒結(jié)后的鎂鈣砂顆粒表面形成連續(xù)網(wǎng)狀牢固的包覆膜如圖3所示。如圖3中①所示的有機(jī)硅樹(shù)脂的有機(jī)基團(tuán)定向排列在外面，阻止了水的滲透，在鎂鈣質(zhì)材料的生產(chǎn)、存貯及運(yùn)輸過(guò)程中具有很好的抗水化作用。

同時(shí)，由于有機(jī)硅樹(shù)脂高溫下不產(chǎn)生液相，所制備的抗水化鎂鈣砂耐侵蝕、強(qiáng)度高和高溫性能好。利用高溫煅燒制備鎂鈣砂工藝過(guò)程的冷卻階段，燒結(jié)后鎂鈣砂的殘余熱量與自身所存在的溫度分布，不需要重新加熱，制備工藝簡(jiǎn)單、能耗低。

本具體實(shí)施方式制備的抗水化鎂鈣砂經(jīng)檢測(cè)：水化增重率為0.05~0.15%；粉化率為0.1~0.3%。未處理的鎂鈣砂水化增重率為0.5~1.5%，粉化率為1~3%。故本具體實(shí)施方式所制備的抗水化鎂鈣砂抗水化性大幅度提高。

因此，本具體實(shí)施方式生產(chǎn)成本低、制備工藝簡(jiǎn)單和能耗低；所制備的鎂鈣砂抗水化性能好、高溫強(qiáng)度高、耐侵蝕和不污染鋼液。