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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112094124A(43)申请公布日2020.12.18(21)申请号202010027003.X(22)申请日2020.01.10(71)申请人武汉科技大学地址430081湖北省武汉市青山区和平大道947号申请人武汉佰迈思新材料有限公司(72)发明人霍开富高标陈振东付继江李忠红(74)专利代理机构北京君有知识产权代理事务所(普通合伙)11630代理人夏娟娟(51)Int.Cl.C04B35/66(2006.01)C04B35/628(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图8页(54)发明名称一种用于耐火材料的碳源及其制备方法(57)摘要本发明提供一种用于制备耐火材料的碳源,所述碳源由粉末原料内核和纳米碳外层构成,其中包覆在粉末原料表面的纳米碳层厚度为2-100nm,优选为5-50nm,所述的粉末原料选自氧化镁、氧化铝、莫来石或黏土。本发明还提供一种用于制备耐火材料碳源的制备方法,以商业上购买的粉末原料颗粒为原料,使用气相沉积法、液相法或热熔融法制备得到包覆一层纳米厚度碳层的碳源。本发明所述壳核结构的纳米碳源实现了纳米厚度的碳层在耐火材料原材料表面均匀包裹从而实现了碳的高度分散,适用于各类包含碳耐火材料含但是不限于:镁碳砖、铝碳砖、钙碳砖、镁铝碳砖、黏土碳砖、高岭土碳砖,以及其他包含一种或两种以上的耐火材料原料所制作而成的耐火材料产品。CN112094124ACN112094124A权利要求书1/1页1.一种用于耐火材料的碳源,其特征在于:所述碳源具有核壳结构,其由原料粉末内核和纳米碳外层构成。2.根据权利要求1所述的碳源,其中包覆在原料粉末表面的纳米碳层厚度为1-150nm,优选为2-50nm。3.根据权利要求1所述的碳源,其中所述的原料粉末选自氧化镁、氧化铝、氧化钙、氧化锆、莫来石、白云石或黏土。4.根据权利要求1所述碳源的制备方法,其特征在于,使用气相法、液相法或热熔融法在原料粉末颗粒表面包覆一层纳米厚度碳层作为碳源。5.根据权利要求4所述的气相法,其特征在于,将原料粉末颗粒置于高温炉体内升温到300-1700℃,将含碳前驱物与氩气或氮气的混合气通入到炉体内保温,通过调节前驱物的浓度、反应温度和反应时间制备不同厚度碳层包覆的碳源。6.根据权利要求4所述的液相法,其特征在于,将原料粉末颗粒浸泡于含碳前驱物溶液中,滤除溶液后置于干燥设备中干燥,随后将其置于高温炉体内(保护气为氮气/氩气)升温到300-1700℃碳化,通过调节含碳前驱物的溶液浓度、反应温度和反应时间制备不同厚度碳层包覆的碳源。7.根据权利要求4所述的热熔融法,其特征在于,将原料粉末颗粒与含碳粉末按一定比例均匀混合后放入到热包覆设备中,在保护气氛环境(氮气/氩气)升温至150-350℃保温,然后升温至300-1700℃碳化,通过调节原料粉末与含碳粉末的比例、反应温度和反应时间制备得到不同厚度碳层包覆的碳源。8.根据权利要求5所述的气相法,其特征在于所述含碳前驱物选自甲烷、乙烷、乙炔、乙醇、苯、甲苯、丙酮、一氧化碳或含有上述物质的气体混合物。9.根据权利要求6所述的液相法,其特征在于所述含碳前驱物选自葡萄糖、蔗糖、多巴胺、苯胺、油酸、苯、甲苯或含有上述物质的混合物。10.根据权利要求7所述的热熔融法,其特征在于所述含碳粉末选自葡萄糖、沥青、树脂、蔗糖或含有上述物质的混合物。11.一种权利要求1-3任一项所述的碳源在制备含碳耐火材料中的应用。2CN112094124A说明书1/6页一种用于耐火材料的碳源及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及耐火材料技术领域,具体涉及一种用于制备耐火材料的碳源及其制备方法。背景技术[0002]耐火材料是指物理化学性质允许其在高温环境下使用的材料,广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、硅酸盐、动力等工业领域,在冶金工业中用量最大。其中,含碳耐火材料是以氧化物和碳素为主要原料,并以碳作为高温结合相所制成的高温复合材料。含碳耐火材料以其良好的耐高温、抗渣性和抗热震性,在冶金窑炉各部位得到广泛的应用。常见的含碳耐火材料有镁碳质、莫来石、白云石、铝碳质和铝硅酸盐,用于炼钢领域时,高温熔钢与含碳耐火材料表面直接接触,碳素在高温下会向钢水溶解扩散,导致钢的含碳量增加,品质降低。为了提高钢的品质,直接的解决方法是降低含碳耐火材料中的碳含量,但是碳含量降低又导致其抗渣性和抗热震性降低,使得材料的使用寿命缩短。[0003]传统的含碳耐火材料制备方法是直接将石墨加入到氧化物中,其碳含量通常为10~20%。随着洁净钢、炉外精炼和钢铁工业节能减排等技术的发展,对耐火材料的要求不断提升。虽然研究者开展了大量低碳化耐火材料开发与应用研究,但因寿命不及传统含碳耐火材料、降低钢水增