一种镁碳砖用抗氧化涂层及其制备方法
阅读说明：本技术 一种镁碳砖用抗氧化涂层及其制备方法 (Antioxidant coating for magnesia carbon brick and preparation method thereof ) 是由 吴沁晔 徐娜娜 魏志鹏 于 2021-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种镁碳砖用抗氧化涂层及其制备方法。其技术方案是：以84.0～94.0wt％的硅钼棒回收料、1.0～5.0wt％的镁碳砖回收料、3.0～6.0wt％的可水合氧化铝、1.0～3.0wt％的电熔镁砂和1.0～2.0wt％的硼玻璃回收料为原料,外加所述原料12.2～13.4wt％的结合剂,行星球磨30～40min,即得镁碳砖用抗氧化涂层。所述硅钼棒回收料的主要化学成分是：MoSi-(2)含量≥98.0wt％,SiO-(2)含量≤1.1wt％,MoO-(2)含量≤0.6wt％。本发明具有环境友好、工艺简单和成本低廉的特点；所制备的镁碳砖用抗氧化涂层的界面结合强度高、抗氧化性优良、耐冲刷性好和使用寿命长,产业化前景大。(The invention relates to an antioxidant coating for a magnesia carbon brick and a preparation method thereof. The technical scheme is as follows: taking 84.0-94.0 wt% of silicon-molybdenum bar reclaimed materials, 1.0-5.0 wt% of magnesia carbon brick reclaimed materials, 3.0-6.0 wt% of hydratable alumina, 1.0-3.0 wt% of fused magnesia and 1.0-2.0 wt% of boron glass reclaimed materials as raw materials, adding 12.2-13.4 wt% of a bonding agent into the raw materials, and carrying out planetary ball milling for 30-40 min to obtain the antioxidant coating for the magnesia carbon brick. The silicon-molybdenum rod reclaimed material comprises the following main chemical components: MoSi 2 The content is more than or equal to 98.0wt percent, and SiO is 2 Content is less than or equal to 1.1 wt%, MoO 2 The content is less than or equal to 0.6wt percent. The invention has the characteristics of environmental protection, simple process and low cost; the prepared antioxidant coating for the magnesia carbon brick has high interface bonding strength, excellent oxidation resistance, good scouring resistance, long service life and industrializationThe prospect is large.)
技术领域
本发明属于抗氧化涂层技术领域。具体涉及一种镁碳砖用抗氧化涂层及其制备方法。
背景技术
镁碳砖是20世纪70年代开发的耐火材料，具有优异的抗热震性能、抗渣侵蚀性能和抗渣渗透性能，广泛应用于钢水的精炼连铸流程。随着市场对特殊钢种的需求和炉外精炼工艺的发展，现有的镁碳砖由于存在钢水大量增碳、氧化失效等问题已不能满足一些特殊冶炼工艺的需求。目前，如何优化提升镁碳砖的抗氧化能力已成为国内外的热点研究方向之一。
如“一种镁碳砖无铝抗氧化涂层的制备方法”(CN101928480A)专利技术，该技术以硼玻璃、碳化硅、熔融石英、电熔镁砂、氧化钙和羧甲基纤维素为原料，以硅溶胶、水玻璃和水为结合剂，均匀混合，制得镁碳砖无铝抗氧化涂层，该技术中的氧化钙及羧甲基纤维素均为极易水化的物质，容易在涂层中形成水化裂纹，且水玻璃引入的Na元素对高温使用性能不利。
如“一种耐高温镁碳砖高性能抗氧化涂料及其检测方法”(CN111454595A)专利技术，该技术以硅酸钠溶液、氧化铝、二氧化硅、碳化硅、硼玻璃和二氧化钛为原料，均匀混合，制得镁碳砖抗氧化涂料，该技术中所引入的碳化硅抗氧化性不佳，且硅酸钠引入Na元素对高温使用性能不利。
如“镁碳砖用新型防氧化剂的制备、性能及应用”(第十七届全国耐火材料青年学术报告会论文集)文献，公开了一种碳化铬为原料制备镁碳砖抗氧化涂料的方法，该方法中所引入的碳化铬使用过程中易被氧化为具有毒性的六价铬(Cr6+)，易对环境造成污染。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种环境友好、工艺简单和成本低廉的镁碳砖用抗氧化涂层的制备方法；用该法所制备的镁碳砖用抗氧化涂层的界面结合强度高、抗氧化性优良、抗冲刷性好和使用寿命长，产业化前景大。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：以84.0～94.0wt％的硅钼棒回收料、1.0～5.0wt％的镁碳砖回收料、3.0～6.0wt％的可水合氧化铝、1.0～3.0wt％的电熔镁砂和1.0～2.0wt％的硼玻璃回收料为原料，外加所述原料12.2～13.4wt％的结合剂，行星球磨30～40min，即得镁碳砖用抗氧化涂层。
所述硅钼棒回收料是将废弃的硅钼棒经剔除蚀变层、破碎和筛分后得到的粒径小于0.088mm的粉料；所述硅钼棒回收料的主要化学成分是：MoSi2含量≥98.0wt％，SiO2含量≤1.1wt％，MoO2含量≤0.6wt％。
所述镁碳砖回收料是将废弃的镁碳砖经剔除蚀变层、破碎和筛分后得到的粒径小于0.088mm的粉料；所述镁碳砖回收料的主要化学成分是：MgO含量≥85.0wt％，CaO含量≤1.1wt％，SiO2含量≤1.5wt％，Fe2O3含量≤0.7wt％，IL≤3.9wt％。
所述可水合氧化铝的粒径小于0.088mm；可水合氧化铝的主要化学成分是：Al2O3含量≥79.0wt％，IL≤18.5wt％。
所述电熔镁砂的粒径小于0.088mm；所述电熔镁砂的主要化学成分是：MgO含量≥97.3wt％，IL≤0.5wt％。
所述硼玻璃回收料是将废弃的硼玻璃经破碎和筛分后得到的粒径小于0.044mm颗粒料；硼玻璃回收料的主要化学成分是：SiO2含量≥78.0wt％，B2O3含量≥20.6wt％。
所述结合剂为聚乙烯醇水溶液、或为聚乙烯吡咯烷酮水溶液。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明采用的硅钼棒回收料、镁碳砖回收料和硼玻璃回收料等废料的使用率≥90％，不仅有助于解决硅钼棒回收料等废料大量堆积的占地和环境污染的问题，绿色环保，且实现了二次资源的有效利用，成本低廉。
2、本发明仅以硅钼棒回收料、镁碳砖回收料、可水合氧化铝、电熔镁砂和硼玻璃回收料为原料，外加结合剂，行星球磨，即得镁碳砖用抗氧化涂层，制备工艺简单；本发明通过行星球磨将可水合氧化铝和电熔镁砂等释放的大量羟基-OH与硅钼棒回收料和镁碳砖回收料化学键合，制得的镁碳砖用抗氧化涂层性能优越，具有很大的产业化前景。
3、本发明以制备高温抗氧化涂层的方式回收使用废弃硅钼棒，硅钼棒中的主要成分为二硅化钼(MoSi2)，含钼量达63wt％；硅钼棒中的MoSi2能与镁碳砖中的C形成陶瓷结合，在优化镁碳砖抗氧化性的同时，涂层与镁碳砖本体之间的界面结合强度也得到显著提高。在利用废弃硅钼棒的同时，能有效提高镁碳砖用抗氧化涂层的抗氧化性能。在保证镁碳砖较高的强度、高耐侵蚀性和高耐冲刷性等一系列性能的前提条件下，还能优化镁碳砖的抗氧化性能和延长使用寿命。
因此，本发明具有环境友好、工艺简单和成本低廉的特点；所制备的镁碳砖用抗氧化涂层的界面结合强度高、抗氧化性优良、耐冲刷性好和使用寿命长，产业化前景大。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
一种镁碳砖用抗氧化涂层及其制备方法。以84.0～94.0wt％的硅钼棒回收料、1.0～5.0wt％的镁碳砖回收料、3.0～6.0wt％的可水合氧化铝、1.0～3.0wt％的电熔镁砂和1.0～2.0wt％的硼玻璃回收料为原料，外加所述原料12.2～13.4wt％的结合剂，行星球磨30～40min，即得镁碳砖用抗氧化涂层。
所述结合剂为聚乙烯醇水溶液、或为聚乙烯吡咯烷酮水溶液。
本具体实施方式中：
所述硅钼棒回收料是将废弃的硅钼棒经剔除蚀变层、破碎和筛分后得到的粒径小于0.088mm的粉料；所述硅钼棒回收料的主要化学成分是：MoSi2含量≥98.0wt％，SiO2含量≤1.1wt％，MoO2含量≤0.6wt％。
所述镁碳砖回收料是将废弃的镁碳砖经剔除蚀变层、破碎和筛分后得到的粒径小于0.088mm的粉料；所述镁碳砖回收料的主要化学成分是：MgO含量≥85.0wt％，CaO含量≤1.1wt％，SiO2含量≤1.5wt％，Fe2O3含量≤0.7wt％，IL≤3.9wt％。
所述可水合氧化铝的粒径小于0.088mm；可水合氧化铝的主要化学成分是：Al2O3含量≥79.0wt％，IL≤18.5wt％。
所述电熔镁砂的粒径小于0.088mm；所述电熔镁砂的主要化学成分是：MgO含量≥97.3wt％，IL≤0.5wt％。
所述硼玻璃回收料是将废弃的硼玻璃经破碎和筛分后得到的粒径小于0.044mm颗粒料；硼玻璃回收料的主要化学成分是：SiO2含量≥78.0wt％，B2O3含量≥20.6wt％。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种镁碳砖用抗氧化涂层及其制备方法。以84.0wt％的硅钼棒回收料、5.0wt％的镁碳砖回收料、6.0wt％的可水合氧化铝、3.0wt％的电熔镁砂和2.0wt％的硼玻璃回收料为原料，外加所述原料12.2wt％的结合剂，行星球磨30min，即得镁碳砖用抗氧化涂层。
所述结合剂为聚乙烯醇水溶液。
实施例2
一种镁碳砖用抗氧化涂层及其制备方法。以86.0wt％的硅钼棒回收料、5.0wt％的镁碳砖回收料、5.0wt％的可水合氧化铝、2.5.0wt％的电熔镁砂和1.5wt％的硼玻璃回收料为原料，外加所述原料12.5wt％的结合剂，行星球磨32min，即得镁碳砖用抗氧化涂层。
所述结合剂为聚乙烯醇水溶液。
实施例3
一种镁碳砖用抗氧化涂层及其制备方法。以88.0wt％的硅钼棒回收料、4.0wt％的镁碳砖回收料、4.5wt％的可水合氧化铝、2.5wt％的电熔镁砂和1.0wt％的硼玻璃回收料为原料，外加所述原料13.2wt％的结合剂，行星球磨34min，即得镁碳砖用抗氧化涂层。
所述结合剂为聚乙烯吡咯烷酮水溶液。
实施例4
一种镁碳砖用抗氧化涂层及其制备方法。以90.0wt％的硅钼棒回收料、3.0wt％的镁碳砖回收料、4.0wt％的可水合氧化铝、2.0wt％的电熔镁砂和1.0wt％的硼玻璃回收料为原料，外加所述原料12.8wt％的结合剂，行星球磨36min，即得镁碳砖用抗氧化涂层。
所述结合剂为聚乙烯吡咯烷酮水溶液。
实施例5
一种镁碳砖用抗氧化涂层及其制备方法。以92.0wt％的硅钼棒回收料、2.0wt％的镁碳砖回收料、3.0wt％的可水合氧化铝、1.5wt％的电熔镁砂和1.5wt％的硼玻璃回收料为原料，外加所述原料13.4wt％的结合剂，行星球磨40min，即得镁碳砖用抗氧化涂层。
所述结合剂为聚乙烯吡咯烷酮水溶液。
实施例6
一种镁碳砖用抗氧化涂层及其制备方法。以94.0wt％的硅钼棒回收料、1.0wt％的镁碳砖回收料、3.0wt％的可水合氧化铝、1.0wt％的电熔镁砂和1.0wt％的硼玻璃回收料为原料，外加所述原料13.1wt％的结合剂，行星球磨38min，即得镁碳砖用抗氧化涂层。
所述结合剂为聚乙烯醇水溶液。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本具体实施方式采用的硅钼棒回收料、镁碳砖回收料和硼玻璃回收料等废料的使用率≥90％，不仅有助于解决硅钼棒回收料等废料大量堆积的占地和环境污染的问题，绿色环保，且实现了二次资源的有效利用，成本低廉。
2、本具体实施方式仅以硅钼棒回收料、镁碳砖回收料、可水合氧化铝、电熔镁砂和硼玻璃回收料为原料，外加结合剂，行星球磨，即得镁碳砖用抗氧化涂层，制备工艺简单；本具体实施方式通过行星球磨将可水合氧化铝和电熔镁砂等释放的大量羟基-OH与硅钼棒回收料和镁碳砖回收料化学键合，制得的镁碳砖用抗氧化涂层性能优越，具有很大的产业化前景。
3、本具体实施方式以制备高温抗氧化涂层的方式回收使用废弃硅钼棒，硅钼棒中的主要成分为二硅化钼(MoSi2)，含钼量达63wt％；硅钼棒中的MoSi2能与镁碳砖中的C形成陶瓷结合，在优化镁碳砖抗氧化性的同时，涂层与镁碳砖本体之间的界面结合强度也得到显著提高。在利用废弃硅钼棒的同时，能有效提高镁碳砖用抗氧化涂层的抗氧化性能。在保证镁碳砖较高的强度、高耐侵蚀性和高耐冲刷性等一系列性能的前提条件下，还能优化镁碳砖的抗氧化性能和延长使用寿命。
因此，本具体实施方式具有环境友好、工艺简单和成本低廉的特点；所制备的镁碳砖用抗氧化涂层的界面结合强度高、抗氧化性优良、耐冲刷性好和使用寿命长，产业化前景大。
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