一种碳复合骨料及其制备方法与流程

本发明涉及耐火材料，尤其涉及一种碳复合骨料及其制备方法。

背景技术：

1、高炉铁沟是高温铁水和熔渣流经的通道，随着高炉向大型化发展，通铁量增加，通铁时间延长，出铁间隔时间短，对高炉铁沟用耐火材料提出了更加苛刻的要求。现在的高炉铁沟通常采用a12o3-sic-c质浇注料制成，作为碳质材料的球状沥青可以阻止熔渣向材料内部的渗透，提高材料的抗侵蚀性，亦可以提高材料的热导率以改善热震稳定性，减轻材料的结构剥落和开裂，从而提高铁沟浇注料的使用性能。

2、高炉出铁沟用al2o3-sic-c质浇注料，要求具有较强的抗渣侵蚀及渗透性能。碳是一种优质耐火材料，熔点高达3500℃，其耐火度高、高温体积稳定、抗侵蚀效果好，用于高炉铁水沟浇注料将大幅度提高高炉出铁沟使用周期。据文献指出，通常情况下适量球状沥青在热处理过程中软化后渗入试样孔隙中，可以提高试样的抗渣侵蚀性能。但是，随着球状沥青加入量增加到3wt％，碳氧化导致试样结构疏松，高温抗折强度逐渐减小，铁沟浇注料的致密度和耐冲刷性能开始下降。

3、由于碳的比重轻、不溶于水的特点，限制了碳在浇注料中的应用，无论碳以什么形态加入浇注料，含量很难超过3％，并且会影响浇注料的施工性能，特别是影响浇注料强度和密度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术al2o3-sic-c质浇注料中碳含量难以增加的技术问题，提供一种碳复合骨料及其制备方法，将其应用于高炉铁水沟浇注料将大幅度提高高炉出铁沟使用周期。

2、为了增加浇注料中的碳含量，提高浇注料的综合性能，申请人尝试了多种加入方法，经过反复的试验对比和实际应用，成功的研制出了浇注料用碳复合骨料。沥青可以有效填充气孔，降低烘干试样的显气孔率，浇注料的透气度也随之降低，导致浇注料烘烤时的抗爆裂性下降。随着沥青加入量的提高，沥青中较高的挥发分含量使浇注料高温烧后的显气孔率逐渐升高，因此沥青在铁沟浇注料中的加入量要控制在合理范围内。

3、本发明采用如下技术方案，一种碳复合骨料，其特征在于包括如下原料组分：含碳原料，骨料，含碳原料的碳含量≥30％；

4、所述含碳原料和骨料的质量比为1：(1～5)；

5、进一步的所述含碳原料为沥青、焦油和树脂粉中的任意一种或两种的组合；

6、进一步的所述沥青的碳含量≥30％，为粉末状或者不大于3mm颗粒状；所述树脂粉的碳含量≥40％；

7、进一步的，所述焦油的碳含量≥25％，优选液体状，焦油密度≥1.10g/cm3；

8、进一步的所述骨料为优质的铝矾土熟料、刚玉中的任意一种或两种的组合；

9、进一步的所述铝矾土熟料和刚玉骨料的粒度在3mm-20mm；

10、进一步的所述铝矾土熟料和刚玉骨料的al2o3含量在80％-99％，密度≥3.0g/cm3；

11、本发明的另一目的在于提供一种碳复合骨料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

12、s1：将含碳材料倒入回转窑，启动回转窑并加热，回转窑温度加到80-150℃，使含碳材料处于熔融或液体状态；

13、s2：加入骨料，通过回转窑旋转及螺旋带动，通过回转窑的旋转，使熔融或液体状的含碳材料完全包裹骨料，形成碳复合骨料。

14、本发明又一目的在于提供前述碳复合骨料在高炉出铁沟浇注料或其他用铝(碳化硅)碳质浇注料中的应用。

15、本发明的有益效果是：

16、1、通过回转窑的旋转，使熔融或液体状的焦油或沥青完全包裹高铝质骨料或刚玉骨料，形成碳复合骨料，回转窑出来的碳复合骨料，经过复合的焦油、沥青具有一定的粘结性，需要自然晾干和处理，液态碳素原料充分浸入高铝质或刚玉骨料的气孔，以及粘结这些骨料的表面，经过对处理后的骨料进行检测，碳复合骨料中有3-10％的碳含量，既增加了高铝质或刚玉骨料的含碳量，也有效填充了这些骨料的气孔，对于高铝质或刚玉骨料的高温性能将会大幅度的提高。

17、2、将本发明所制备的碳复合骨料应用于高炉出铁沟浇注料或其他用铝(碳化硅)碳质浇注料中，因碳复合骨料中已含有一定量的碳，进而本申请所述骨料能够间接有效增加浇注料的碳含量，促进含碳浇注料的抗渣侵蚀性、抗渣渗透、浇注料热震稳定性等高温性能。

技术特征：

1.一种碳复合骨料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种碳复合骨料的制备方法，其特征在于：所述含碳原料和骨料的质量比为1：1-5。

3.如权利要求1所述的一种碳复合骨料的制备方法，其特征在于：所述含碳原料为沥青、焦油、树脂粉中的任意一种或两种的组合。

4.如权利要求3所述的一种碳复合骨料的制备方法，其特征在于：所述沥青的碳含量≥30％，为粉末状或粒度不大于3mm颗粒状，所述树脂粉的碳含量≥40％。

5.如权利要求3所述的一种碳复合骨料的制备方法，其特征在于：所述焦油的碳含量≥25％，焦油密度≥1.10g/cm3。

6.如权利要求1所述的一种碳复合骨料的制备方法，其特征在于：所述骨料为优质的铝矾土熟料、刚玉中的任意一种或两种的组合。

7.如权利要求6所述的一种碳复合骨料的制备方法，其特征在于：所述铝矾土熟料和刚玉骨料的粒度在3mm-20mm。

8.如权利要求1所述的一种碳复合骨料的制备方法，其特征在于：所述铝矾土熟料和刚玉骨料的al2o3含量在80％-99％，密度≥3.0g/cm3。

9.一种由权利要求1-8任意一项碳复合骨料的制备方法所制备的碳复合骨料。

10.如权利要求9所述的碳复合骨料在高炉出铁沟浇注料中的应用。

技术总结
本发明涉及耐火材料技术领域，具体涉及一种碳复合骨料及其制备方法。本发明将高铝或刚玉骨料及含碳材料倒入回转窑，通过加热回转窑使含碳材料融化并旋转回转窑，使含碳材料完全包裹骨料，形成碳复合骨料，回转窑出来的碳复合骨料，经过含碳材料的包裹具有一定的粘结性，需要自然晾干和处理，液态碳素原料充分浸入高铝质或刚玉骨料的气孔，以及粘结这些骨料的表面，经过对处理后的骨料进行检测，碳复合骨料中有3‑10％的碳含量，既增加了骨料的含碳量，也有效填充了这些骨料的气孔，对于骨料的高温性能将会大幅度的提高，将其应用于浇注料中能够有效增加浇注料的碳含量，促进含碳浇注料的体积密度、耐压强度、抗渣性等高温性能。

技术研发人员：丁丰收,晁尚奎,李培焱
受保护的技术使用者：郑州瑞沃新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15