一种低成本氧化铝-碳化硅-碳质浇注料及其制备方法
技术领域：
本发明属于炼铁用耐火材料技术领域，主要涉及了一种低成本氧化铝-碳化硅-碳质浇注料及其制备方法。
背景技术：
随着冶金行业的发展，高炉出铁后的铁水还需在铁水预处理装置中进一步处理。如在鱼雷罐、铁水包、铁水沟中直接进行脱硅、脱磷、脱硫，及钒、铌、钨的提取。因为渣碱度的缘故，此类装置的内衬通常由含碳中性耐火材料制成。如出铁口、铁水沟多由不定型Al2O3-SiC-C质耐火材料浇铸而成，鱼雷罐和铁水包内衬使用的是烧结Al2O3-SiC-C质耐火材料。
在Al2O3-SiC-C质耐火材料中，碳化硅比氧化铝导热系数更大，同时热膨胀系数只有氧化铝的一般，可以为材料提供出色的抗热震性；碳与渣的润湿性差，主要为材料提供优异的抗渣性。但因为预处理铁水时，需要添加一些脱硫剂、脱磷剂，这些试剂会形成新的熔渣侵蚀耐火材料，造成耐火材料损坏。
近年来，随着冶金行业向着高端化、绿色化发展，耐火材料领域也需要更快的进步。虽然耐火材料只是冶金行业的辅助材料，但因为损毁率高、成本高等原因，一直在炼钢、炼铁过程中占有较大的成本比例。因此，提升现有耐火材料的性能，或者开发新的低成本耐火材料已成为当务之急。
发明内容：
本发明针对目前耐火材料的不足，通过利用废旧过滤用泡沫陶瓷替代部分碳化硅骨料，提出了一种成本低廉、性能出色的氧化铝-碳化硅-碳耐火材料，并公开了一种低成本氧化铝-碳化硅-碳质浇注料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种低成本氧化铝-碳化硅-碳质浇注料及其制备方法，原料包括电熔致密刚玉、碳化硅、碳素、铝酸钙水泥、活性氧化铝微粉、氧化硅微粉、减水剂、陶瓷废料。
进一步地，所述的电熔致密刚玉纯度要求≥98.5%，包括三种粒度：5~3 mm（15%~20%），3~1 mm（15%~20%），≤1 mm（20%~25%）。
进一步地，所述的碳化硅为黑碳化硅，纯度要求≥98.5%，包括两种粒度：1~0.088mm（2%~5%），≤0.088 mm（3%~6%）。
进一步地，所述的碳素为鳞片石墨，纯度要求≥98.5%，粒度≤0.088 mm（4%~8%）。
进一步地，所述的铝酸钙水泥要求Al2O3含量≥70%，添加量为3%~6%。
进一步地，所述的活性氧化铝微粉为α-Al2O3，纯度要求≥99.5%，粒度≤10 μm（4%~8%）。
进一步地，所述的氧化硅微粉纯度要求≥99.5%，粒度≤10 μm（2%~5%）。
进一步地，所述的减水剂为硅酸钠，纯度要求≥98%（1%~2%）。
进一步地，所述的陶瓷废料为铝金属液过滤用碳化硅陶瓷，长时间使用后会有部分铝和其他杂质附着在其表面。具体化学组成为：SiC 90%~95%，Al 5%~8%，其他 0~3%。在破碎机中破碎成1~0.088 mm和≤0.088 mm两种粒度。用以替代碳化硅颗粒和细粉，添加量5%~15%。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过回收铝冶金用泡沫陶瓷，用来替代氧化铝-碳化硅-碳耐火材料中氧化硅骨料或细粉基质。废旧陶瓷大量堆积占用土地，本发明废物再利用，有利于保护环境。从本发明的配料表中可看出，碳化硅用量较常规用量可减少50%之多，可大大节省成本支出（碳化硅因为制备困难，单价本身也较高）。
其次，陶瓷废料中最大的杂质铝可以不用额外处理，因为它在耐火材料中可以充当抗氧化剂，一举两得。废料中其他杂质多是玻璃相，因为含量很少也无需做额外处理。而且少量的高硅玻璃相在材料高温使用阶段可以吸收FeO或者增加渣的粘度，提高材料的抗渣性。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
氧化铝-碳化硅-碳质浇注料通常以干态交货，直接在施工现场浇铸成型。本发明的氧化铝-碳化硅-碳质浇注料的具体施工方式如下：按预设配方称重并配料，在混料机中充分混匀。随后在振动台上浇铸成型，常温自然养护约24 h后脱模，接着在120 ℃下干燥约24 h。最后在1500 ℃热处理2 h。
实施例1
一种低成本氧化铝-碳化硅-碳质浇注料及其制备方法，原料包括5~3 mm的大颗粒电熔致密刚玉20%、3~1 mm的中颗粒电熔致密刚玉20%、≤1 mm的电熔致密刚玉细粉22%、1~0.088mm的碳化硅4%、≤0.088 mm的碳化硅3%、鳞片石墨6%、铝酸钙水泥3%、活性氧化铝微粉6%、氧化硅微粉5%、硅酸钠1%、陶瓷废料10%。
其中，陶瓷废料的具体化学组成为：SiC 92%，Al 7%，其他 1%。在1~0.088 mm的占50%，≤0.088 mm的占50%。
相关性能检测结果：
体积密度，2.87 g·cm-3；常温耐压强度78.51 MPa；抗折强度23.84 MPa；抗热震性（1100 ℃热震3次）强度保持率68.14%。
实施例2
一种低成本氧化铝-碳化硅-碳质浇注料及其制备方法，原料包括5~3 mm的大颗粒电熔致密刚玉18%、3~1 mm的中颗粒电熔致密刚玉15%、≤1 mm的电熔致密刚玉细粉25%、1~0.088mm的碳化硅2%、≤0.088 mm的碳化硅6%、鳞片石墨4%、铝酸钙水泥5%、活性氧化铝微粉4%、氧化硅微粉4%、硅酸钠2%、陶瓷废料15%。
其中，陶瓷废料的具体化学组成为：SiC 90%，Al 8%，其他 2%。在1~0.088 mm的占80%，≤0.088 mm的占20%。
相关性能检测结果：
体积密度，2.89 g·cm-3；常温耐压强度76.13 MPa；抗折强度22.57 MPa；抗热震性（1100 ℃热震3次）强度保持率64.92%。
实施例3
一种低成本氧化铝-碳化硅-碳质浇注料及其制备方法，原料包括5~3 mm的大颗粒电熔致密刚玉15%、3~1 mm的中颗粒电熔致密刚玉19%、≤1 mm的电熔致密刚玉细粉23%、1~0.088mm的碳化硅5%、≤0.088 mm的碳化硅4%、鳞片石墨8%、铝酸钙水泥6%、活性氧化铝微粉6%、氧化硅微粉4%、硅酸钠2%、陶瓷废料8%。
其中，陶瓷废料的具体化学组成为：SiC 95%，Al 2%，其他 3%。在1~0.088 mm的占40%，≤0.088 mm的占60%。
相关性能检测结果：
体积密度，2.94 g·cm-3；常温耐压强度79.93 MPa；抗折强度21.57 MPa；抗热震性（1100 ℃热震3次）强度保持率66.16%。
实施例4
一种低成本氧化铝-碳化硅-碳质浇注料及其制备方法，原料包括5~3 mm的大颗粒电熔致密刚玉17%、3~1 mm的中颗粒电熔致密刚玉18%、≤1 mm的电熔致密刚玉细粉25%、1~0.088mm的碳化硅3%、≤0.088 mm的碳化硅5%、鳞片石墨7%、铝酸钙水泥5%、活性氧化铝微粉8%、氧化硅微粉5%、硅酸钠2%、陶瓷废料5%。
其中，陶瓷废料的具体化学组成为：SiC 92%，Al 6%，其他 2%。在1~0.088 mm的占70%，≤0.088 mm的占30%。
相关性能检测结果：
体积密度，2.97 g·cm-3；常温耐压强度72.81 MPa；抗折强度20.58 MPa；抗热震性（1100 ℃热震3次）强度保持率61.84%。
实施例5
一种低成本氧化铝-碳化硅-碳质浇注料及其制备方法，原料包括5~3 mm的大颗粒电熔致密刚玉15%、3~1 mm的中颗粒电熔致密刚玉18%、≤1 mm的电熔致密刚玉细粉24%、1~0.088mm的碳化硅4%、≤0.088 mm的碳化硅4%、鳞片石墨7%、铝酸钙水泥4%、活性氧化铝微粉7%、氧化硅微粉5%、硅酸钠2%、陶瓷废料10%。
其中，陶瓷废料的具体化学组成为：SiC 91%，Al 8%，其他 1%。在1~0.088 mm的占50%，≤0.088 mm的占50%。
相关性能检测结果：
体积密度，2.89 g·cm-3；常温耐压强度79.22 MPa；抗折强度23.57 MPa；抗热震性（1100 ℃热震3次）强度保持率68.19%。
