镁碳砖及其制备方法技术领域
本发明涉及一种镁碳砖及其制备方法，尤其是一种采用硅溶胶结合的镁碳砖，属
于耐火材料制备技术领域。
背景技术
氧化镁的熔点是2800℃，具有很强的耐高温能力，但其抗热震性、抗渣渗透性差；
以石墨为代表的碳素材料也具有很强的耐高温能力，并且其热膨胀系数低，抗热震性十分
优异，在高温下与钢水、钢渣不易浸润，将二者按一定的比例复合，组成一种综合性能好的
耐火材料-镁碳砖。镁碳砖由于其优异的抗侵蚀性及抗热震性,至今仍在各类炼钢炉上作为
炉衬材料被广泛使用，例如转炉、炼钢电炉、钢包。
结合剂是镁碳砖的关键部分，现今的镁碳砖依旧采用酚醛树脂结合剂。酚醛树脂
结合剂含有有毒有害的物质，无论是在结合剂还是镁碳砖的生产过程中都有不可避免的环
境污染，对生产工人健康有一定的伤害。
硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液，属胶体溶液，无臭、无
毒，具有粘结力强、耐高温等特点，是半干法机压成型耐火材料的优良结合剂，同时用硅溶
胶结合的碳素制品，可以减少因表面氧化而产生的损耗，提高耐火材料的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种镁碳砖及其制备方法，该
镁碳砖使用硅溶胶结合，可以避免酚醛树脂结合剂产生的环境污染和健康伤害。
按照本发明提供的技术方案，所述镁碳砖，其特征是，包括以下组份，组份比例按
重量份数计：电熔镁砂颗粒60～85份、电熔镁砂细粉10～35份、碳素1～20份、抗氧化剂1～5
份和结合剂1～6份。
进一步的，所述电熔镁砂颗粒的粒径为1～8mm，MgO含量大于97wt.％。
进一步的，所述电熔镁砂细粉粒度小于0.1mm，MgO含量大于97wt.％。
进一步的，所述碳素为为石墨，石墨的粒度为350～400目，石墨中碳含量大于
94％。
进一步的，所述抗氧化剂为铝粉、铝镁合金粉、金属硅粉、碳化硅、碳化硼中的一种
或多种。
进一步的，所述结合剂为硅溶胶，SiO2含量为25％～30％，密度为1.1～1.8g/cm3。
所述镁碳砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，组份比例按重量份数计：
(1)混炼：称取电熔镁砂颗粒60～85份、电熔镁砂细粉10～35份、碳素1～20份、抗
氧化剂1～5份和结合剂1～6份；首先将电熔镁砂颗粒置于混炼机中进行干混2～15min，接
着加入结合剂继续混合2～15min，然后加入碳素混合2～15min，最后加入电熔镁砂细粉和
抗氧化剂混合8～15min形成泥料，混炼机转速为950～1000r/min；
(2)压制成型：将泥料进行压制成型制成砖坯，成型压力为100-250MPa，真空度为-
70～-75KPa，打击次数9～10次；
(3)烘烤：将砖坯进行烘烤，烘烤温度为150～300℃，烘烤时间为10～20h。
进一步的，所述步骤(1)中使用旋移循环式混炼机进行混炼。
进一步的，所述步骤(2)中使用复合式真空摩擦压砖机对泥料进行压制成型。
进一步的，所述步骤(3)中采用隧道式干燥窑进行烘烤。
本发明制备方法简单，制备方法易于操作，生产的新型镁碳砖减少了污染物的排
放，降低了生产工人的健康伤害，其在生产过程中所使用的结合剂硅溶胶不会挥发出有害
物质，同时保持了酚醛树脂结合的镁碳砖原有性能，具有优异的抗侵蚀性及抗热震性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：一种镁碳砖，包括组分按重量份数计为：电熔镁砂颗粒75份，电熔镁砂
细粉17份，碳素3份，抗氧化剂铝粉1份，硅溶胶4份。
所述镁碳砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)混炼：使用旋移循环式混炼机进行混炼，按配比分别称量原料电熔镁砂颗粒、
电熔镁砂细粉、碳素、抗氧化剂铝粉和硅溶胶，首先将电熔镁砂颗粒置于旋移循环式混炼机
中进行干混5min，然后加入硅溶胶继续混合8min，然后加入碳素混合8min，最后加入电熔镁
砂细粉和抗氧化剂铝粉混合8min形成泥料，混炼机转速为970r/min。
(2)压制成型：使用复合式真空摩擦压砖机对泥料进行压制成型制成砖坯，成型压
力为150MPa，真空度为-75KPa，打击次数9次；
(3)烘烤：将砖坯置于隧道式干燥窑中进行烘烤得到新型结合的镁碳砖，隧道式干
燥窑的烘烤温度为300℃，烘烤时间为15h。
实施例二：一种镁碳砖，包括组分按重量份数计为：电熔镁砂颗粒79份，电熔镁砂
细粉12份，碳素4份，抗氧化剂铝粉2份，硅溶胶3份。
所述镁碳砖的制备方法，包括如下步骤
(1)混炼：使用旋移循环式混炼机进行混炼，按配比分别称量原料电熔镁砂颗粒、
电熔镁砂细粉、碳素、抗氧化剂铝粉和硅溶胶，首先将电熔镁砂颗粒置于旋移循环式混炼机
中进行干混8min，然后加入硅溶胶继续混合10min，然后加入碳素混合12min，最后加入电熔
镁砂细粉和抗氧化剂铝粉混合12min形成泥料，混炼机转速为980r/min。
(2)压制成型：使用复合式真空摩擦压砖机对泥料进行压制成型制成砖坯，成型压
力为200MPa，真空度为-70KPa，打击次数10次；
(3)烘烤：将砖坯置于隧道式干燥窑中进行烘烤得到新型结合的镁碳砖，隧道式干
燥窑的烘烤温度为200℃，烘烤时间为20h。
实施例三：一种镁碳砖，包括组分按重量份数计为：电熔镁砂颗粒80份，电熔镁砂
细粉10份，碳素2份，抗氧化剂金属硅粉3份，硅溶胶5份。
所述镁碳砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)混炼：使用旋移循环式混炼机进行混炼，按配比分别称量原料电熔镁砂颗粒、
电熔镁砂细粉、碳素、抗氧化剂金属硅粉和硅溶胶，首先将电熔镁砂颗粒置于旋移循环式混
炼机中进行干混10min，然后加入硅溶胶继续混合12min，然后加入碳素混合12min，最后加
入电熔镁砂细粉和抗氧化剂金属硅粉混合15min形成泥料，混炼机转速为990r/min。
(2)压制成型：使用复合式真空摩擦压砖机对泥料进行压制成型制成砖坯，成型压
力为250MPa，真空度为-70KPa，打击次数9次；
(3)烘烤：将砖坯置于隧道式干燥窑中进行烘烤得到新型结合的镁碳砖，隧道式干
燥窑的烘烤温度为250℃，烘烤时间为20h。
实施例四：一种镁碳砖，包括组分按重量份数计为：电熔镁砂颗粒60份，电熔镁砂
细粉35份，碳素2份，抗氧化剂铝镁合金粉2份，硅溶胶1份。
所述镁碳砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)混炼：使用旋移循环式混炼机进行混炼，按配比分别称量原料电熔镁砂颗粒、
电熔镁砂细粉、碳素、抗氧化剂铝镁合金粉和硅溶胶，首先将电熔镁砂颗粒置于旋移循环式
混炼机中进行干混5min，然后加入硅溶胶继续混合5min，然后加入碳素混合8min，最后加入
电熔镁砂细粉和抗氧化剂铝镁合金粉混合10min形成泥料，混炼机转速为980r/min。
(2)压制成型：使用复合式真空摩擦压砖机对泥料进行压制成型制成砖坯，成型压
力为150MPa，真空度为-70KPa，打击次数9次；
(3)烘烤：将砖坯置于隧道式干燥窑中进行烘烤得到新型结合的镁碳砖，隧道式干
燥窑的烘烤温度为200℃，烘烤时间为15h。
实施例五：一种镁碳砖，包括组分按重量份数计为：电熔镁砂颗粒85份，电熔镁砂
细粉11份，碳素1份，抗氧化剂金属硅粉和碳化硅1份，硅溶胶2份。
所述镁碳砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)混炼：使用旋移循环式混炼机进行混炼，按配比分别称量原料电熔镁砂颗粒、
电熔镁砂细粉、碳素、抗氧化剂金属硅粉和碳化硅、硅溶胶，首先将电熔镁砂颗粒置于旋移
循环式混炼机中进行干混2min，然后加入硅溶胶继续混合15min，然后加入碳素混合2min，
最后加入电熔镁砂细粉和抗氧化剂金属硅粉和碳化硅混合15min形成泥料，混炼机转速为
950r/min。
(2)压制成型：使用复合式真空摩擦压砖机对泥料进行压制成型制成砖坯，成型压
力为100MPa，真空度为-75KPa，打击次数9次；
(3)烘烤：将砖坯置于隧道式干燥窑中进行烘烤得到新型结合的镁碳砖，隧道式干
燥窑的烘烤温度为150℃，烘烤时间为20h。
实施例六：一种镁碳砖，包括组分按重量份数计为：电熔镁砂颗粒70份，电熔镁砂
细粉14份，碳素5份，抗氧化剂碳化硼5份，硅溶胶6份。
所述镁碳砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)混炼：使用旋移循环式混炼机进行混炼，按配比分别称量原料电熔镁砂颗粒、
电熔镁砂细粉、碳素、抗氧化剂碳化硼和硅溶胶，首先将电熔镁砂颗粒置于旋移循环式混炼
机中进行干混15min，然后加入硅溶胶继续混合2min，然后加入碳素混合15min，最后加入电
熔镁砂细粉和抗氧化剂碳化硼混合8min形成泥料，混炼机转速为1000r/min。
(2)压制成型：使用复合式真空摩擦压砖机对泥料进行压制成型制成砖坯，成型压
力为250MPa；
(3)烘烤：将砖坯置于隧道式干燥窑中进行烘烤得到新型结合的镁碳砖，隧道式干
燥窑的烘烤温度为300℃，烘烤时间为10h。
对比例：与实例一中新型结合的镁碳砖原料组分相同，将其中结合剂用酚醛树脂
替换，按同样的制备方法制成镁碳砖，进行性能检测对比。
按照GB/T2997---2000、GB/T5072.2---2004、GB/T3001---2000、GB/T3002---
2004、GB/T 7320.1-2000对实施例一和对比例进行检测，检测试样的显气孔率和体积密度、
常温耐压强度、常温抗折强度、高温抗折强度和线膨胀率。
抗热震性试验：对实施例一和对比例进行抗热震性试验，将实施例一和对比例制
成40mm×40mm×160mm的试样，加热到1100℃保温30min后，取出试样迅速放入室温水中急
冷，重复以上过程至试样断裂，记录重复次数，以次数评价试样的抗热震性。
抗侵蚀性试验：对实施例一和对比例进行抗侵蚀性试验，将实施例一和对比例制
成坩埚试样尺寸内孔尺寸为采用静态抗侵蚀试验
法，在坩埚试样内装填20g钢包渣，置于埋炭气氛下，于1500℃下保温3h。随炉冷却后将坩埚
沿高度方向切开，测量坩埚中心截面的侵(渗透)面积S，计算其侵蚀指数S/S0×100％(S0为
原坩埚中心孔的截面积)，以评价试样的抗侵蚀性。
各项性能检测数据如表1所示：
表1
由表1可知，同样条件下新型结合的镁碳砖的各项性能均高于酚醛树脂结合的镁
碳砖，新型结合的镁碳砖具有较好的抗热震性和常温抗折强度、常温耐压强度和高温抗折
强度，因此是替代酚醛树脂结合镁碳砖的新型耐火材料。
本发明涉及一种新型结合的镁碳砖及其制备方法，包括组分按重量百分数计为：
电熔镁砂颗粒60～85％，电熔镁砂细粉10～35％，碳素1～20％，抗氧化剂1～5％，结合剂
(硅溶胶)1～6％。制备过程中首先将电熔镁砂颗粒置于旋移循环式混炼机中进行干混2～
15min，然后加入结合剂(硅溶胶)继续混合2～15min，然后加入碳素混合2～15min，最后加
入电熔镁砂细粉和抗氧化剂混合8～15min形成泥料，混炼机转速为950～1000r/min，然后
经过压制成型和烘烤后得到新型结合的镁碳砖。本发明制备方法简单，制备方法易于操作，
生产的新型镁碳砖减少了污染物的排放，降低了生产工人的健康伤害，其在生产过程中所
使用的结合剂硅溶胶不会挥发出有害物质，同时保持了酚醛树脂结合的镁碳砖原有性能，
具有优异的抗侵蚀性及抗热震性能。