專利名稱：一種亞鐵鋁鎂系耐火原料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于耐火材料技術領域，涉及合成亞鐵鋁鎂系耐火原料的方法。
背景技術：
奧鎂公司(RHI)的研究人員發(fā)現(xiàn)將亞鐵鋁尖晶石引入到氧化鎂質(zhì)材料中，不僅不 能大幅度降低材料的高溫性能，而且還能夠顯著提高鎂質(zhì)材料在水泥回轉窯中的掛窯皮性 能，因此，添加亞鐵鋁尖晶石的鎂磚也就成為最有希望全面替代鎂鉻磚的無鉻化材料。亞鐵鋁尖晶石在自然界中存在極少，只能采用人工合成。如“一種合成鐵鋁尖晶 石的方法”(CN200710053793. 3)采用 A1203、Al (OH) 3、Al2O3 · H2O 以及礬土等與 Fe203、FeO 及Fe3O4等含鐵化合物混合；為改善材料的燒結性能，在材料的配比中引入TiO2作為燒結助 劑。而“一種合成鐵鋁尖晶石及其制備方法”(CN200510019267. 6)也是采用180目的A1203、 Al (OH) 3、Al2O3 · H2O以及礬土等與Fe203、FeO及Fe3O4等含鐵化合物混合，采用埋碳工藝合 成。在埋碳合成工藝中，配料中的鐵氧化物存在部分轉變?yōu)閱钨|(zhì)鐵的可能，因此，合成 單相的FeO -Al2O3的難度很大，而存在的單質(zhì)鐵在燒成、使用中將轉變?yōu)镕e2O3，進而影響到 材料的高溫性能。而像TiO2等類的燒結劑的引入，也將影響到材料的高溫性能。MgO的熔點達到2800°C，是耐火材料領域的主要原料。MgO不但能夠無限固溶FeO 而不會大幅度降低材料的性能，而且還能以鎂鋁尖晶石的形式固溶亞鐵鋁尖晶石。

發(fā)明內(nèi)容
為合成出性能穩(wěn)定的亞鐵鋁鎂系耐火原料，避免鐵在不同價態(tài)之間變化而導致的 體積效應，本發(fā)明旨在提供一種合成工藝簡單、易于實施的集多種固溶體和多種尖晶石的 亞鐵鋁鎂系耐火原料及其制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是提供一種亞鐵鋁鎂體系耐火原料， 該材料是亞鐵鋁尖晶石和/或鎂鋁尖晶石和/或亞鐵鎂固溶體和/或鎂鐵尖晶石的多項固 溶體或復合物。該耐火原料經(jīng)XRD檢測，物相為FeAl2O4和/或MgAl2O2和/或Mg (Fe) 0和/或 MgFe2O4。該耐火原料的化學成份為Fe203、Al203、Mg0，其中Fe2O3 Al2O3比例為15 85至 45 55，且含有以Fe203+Al203計量的0-33%質(zhì)量的MgO，所述的化學成分都是將FeO換算 為Fe2O3來計算。本發(fā)明還提供一種制備所述亞鐵鋁鎂系耐火原料的制備方法，所述的制備方法是 將含鐵化合物、含鋁化合物、含氧化鎂材料所述比例配料，外加1-6%結合劑，經(jīng)混合、成型、 坯體干燥后在氮氣氣氛下，在高溫窯中經(jīng)1400-1700°C、保溫2-8小時，自然冷卻后取出；在 上述方案中，含氧化鋁型原料和含鐵型原料的粒度都在180目以下。
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在該制備方法中，所述的含鋁化合物是剛玉、燒結鋁礬土、水鋁石、氫氧化鋁、工業(yè) 氧化鋁中的一種或幾種；所述的氧化鎂來源于菱鎂礦、輕燒鎂粉、中檔鎂砂、高純鎂砂、電熔 鎂砂、海水鎂砂中的一種或幾種；所述的含鐵化合物來源于軋鋼皮、氧化鐵紅、鐵粉中的一 種或幾種；所用的結合劑包括淀粉、樹脂、糊精、纖維素中的一種或幾種。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發(fā) 明進一步詳細說明。實施例1 按照軋鋼皮細粉和工業(yè)氧化鋁粉按照質(zhì)量比Fe2O3 Al2O3為15 85進行配料、 共磨，然后加入3%的酚醛樹脂混煉。經(jīng)壓力機成型、干燥后進入高溫窯升溫；在高溫窯中 經(jīng)1400-1700°C、氮氣氣氛下保溫2-8小時后自然冷卻取出。本實施例所合成的耐火原料，其成分為Fe2O3H. 9%，A120384. 6%;經(jīng)X射線衍射檢 測，其物相主要為FeAl204。實施例2:按照氧化鐵紅細粉和氫氧化鋁粉按照質(zhì)量比Fe2O3 Al2O3為20 80進行配料， 再加入以Fe203+Al203計算質(zhì)量的20%的輕燒鎂粉，共磨，然后加入5%的酚醛樹脂混煉。經(jīng) 壓力機成型、干燥后進入高溫窯升溫；在高溫窯中經(jīng)1400-1700°C、氮氣氣氛下保溫2-8小 時后自然冷卻取出。本實施例所合成的耐火原料，其成分為Fe20316. 2%，Al20366. 3%, MgO 16. 5% ；經(jīng) X射線衍射檢測，其物相主要為MgAl2O4和FeAl2O4等。實施例3 按照氧化鐵紅細粉與單質(zhì)鐵的混合物和剛玉鋁粉按照質(zhì)量比Fe2O3 Al2O3為 20 80進行配料，再加入以Fe203+Al203計算質(zhì)量的20%的電熔鎂砂粉，共磨，然后加入2% 的糊精混煉。經(jīng)壓力機成型、干燥后進入高溫窯升溫；在高溫窯中經(jīng)1400-1700°C、氮氣氣 氛下保溫2-8小時后自然冷卻取出。本實施例所合成的耐火原料，其成分為Fe20316. 3%，Al20366. l%,MgO 16. 4% ；經(jīng) X射線衍射檢測，其物相主要為MgAl2O4和FeAl2O4等。實施例4 按照軋鋼皮細粉和燒結礬土粉按照質(zhì)量比Fe2O3 Al2O3為45 55進行配料，再 加入以Fe203+Al203計算質(zhì)量的33%的高純鎂砂粉，共磨，然后加入4%的酚醛樹脂混煉。經(jīng) 壓力機成型、干燥后進入高溫窯升溫；在高溫窯中經(jīng)1400-1700°C、氮氣氣氛下保溫2-8小 時后自然冷卻取出。本實施例所合成的耐火原料，其成分為Fe20333. 9%，Al20341. 3%, MgO 25. 2% ；經(jīng) X射線衍射檢測，其物相主要為Mg (Fe) 0、FeAl2O4和MgAl2O4等。實施例5 按照氧化鐵紅細粉和燒結礬土細粉按照質(zhì)量比Fe2O3 Al2O3為45 55進行配料， 再加入以Fe203+Al203計算質(zhì)量的33%的電熔鎂砂粉，共磨，然后加入2%的淀粉混煉。經(jīng)壓 力機成型、干燥后進入高溫窯升溫；在高溫窯中經(jīng)1400-1700°C、氮氣氣氛下保溫2-8小時后自然冷卻取出。本實施例所合成的耐火原料，其成分為Fe20334. 2%，Al20341. 4%, MgO 25. 3% ；經(jīng) X射線衍射檢測，其物相主要為MgFe204、Mg (Fe) 0、FeAl2O4和MgAl2O4等。雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明，本發(fā)明的 保護范圍應當以本申請的權利要求保護范圍所界定的內(nèi)容為準。任何熟習本技術領域者， 在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所作的各種變化或等同替換，都應當屬于本發(fā)明的保護 范圍。
權利要求
一種亞鐵鋁鎂系耐火原料，其特征在于，該原料是亞鐵鋁尖晶石和/或鎂鋁尖晶石和/或亞鐵鎂固溶體和/或鎂鐵尖晶石的多項固溶體或復合物。
2.根據(jù)權利要求1所述的耐火原料，其特征在于，該耐火原料經(jīng)XRD檢測，物相為 FeAl2O4 和 / 或 MgAl2O4 和 / 或 Mg (Fe) 0 和 / 或 MgFe2O4。
3.根據(jù)權利要求1所述的耐火原料，其特征在于，其化學成份為Fe203、Al203、Mg0，其中 Fe2O3 Al2O3比例為15 85至45 55，且含有以Fe203+Al203計量的0-33%質(zhì)量的MgO， 所述的化學成分都是將FeO換算為Fe2O3來計算。
4.制備如權利要求1-3所述的耐火原料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法是 將含鐵化合物、含鋁化合物、含氧化鎂材料所述比例配料，外加1-6%結合劑，經(jīng)混合、成型、 坯體干燥后在氮氣氣氛下，在高溫窯中經(jīng)1400-1700°C、保溫2-8小時，自然冷卻后取出；在 上述方案中，含氧化鋁型原料和含鐵型原料的粒度都為180目以下。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的含鋁化合物是剛玉、燒結鋁礬 土、水鋁石、氫氧化鋁、工業(yè)氧化鋁中的一種或幾種。
6.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的氧化鎂來源于菱鎂礦、輕燒鎂 粉、中檔鎂砂、高純鎂砂、電熔鎂砂、海水鎂砂中的一種或幾種。
7.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述的含鐵化合物來源于軋鋼皮、氧 化鐵紅、鐵粉中的一種或幾種。
8.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所用的結合劑包括淀粉、樹脂、糊精、 纖維素中的一種或幾種。
9.根據(jù)權利要求4-8所述的制備方法，其特征在于，使用軋鋼皮和工業(yè)氧化鋁按照 質(zhì)量比Fe2O3 Al2O3為15 85進行配料、共磨，結合劑為3 %的酚醛樹脂，形成成分 為Fe2O3H. 9 %，Al20384.6 %的耐火原料；使用氧化鐵紅細粉和氫氧化鋁粉按照質(zhì)量比 Fe2O3 Al2O3為20 80進行配料，再加入以Fe203+Al203計算質(zhì)量的20%的輕燒鎂粉、共磨， 結合劑為5%的酚醛樹脂，形成成分為Fe20316. 2%, Al20366. 3%, MgO 16. 5%的耐火原料； 使用氧化鐵紅細粉和單質(zhì)鐵的混合物與剛玉鋁粉按照質(zhì)量比Fe2O3 Al2O3為20 80進行 配料，再加入以Fe203+Al203計算質(zhì)量的20 %的電熔鎂砂粉，共磨，結合劑為2 %的糊精，形成 成分為Fe20316. 3%, Al20366. 1%, MgO 16. 4%的耐火原料；使用軋鋼皮細粉和燒結礬土粉 按照質(zhì)量比Fe2O3 Al2O3為45 55進行配料，再加入以Fe203+Al203計算質(zhì)量的33%的高 純鎂砂粉進行配料、共磨，結合劑為4%的酚醛樹脂，形成成分為Fe20333. 9%，Al20341. 3%, MgO 25. 2%的耐火原料；使用氧化鐵紅細粉和燒結礬土細粉按照質(zhì)量比Fe2O3 Al2O3為 45 55進行配料，再加入以Fe203+Al203計算質(zhì)量的33%的電熔鎂砂粉進行配料、共磨，結 合劑為2%的淀粉，形成成分為Fe20334. 2%，Al20341. 4%, MgO 25. 3%的耐火原料。
全文摘要
本發(fā)明提出一種亞鐵鋁鎂系耐火原料，該材料是亞鐵鋁尖晶石和/或鎂鋁尖晶石和/或亞鐵鎂固溶體和/或鎂鐵尖晶石的多項固溶體或復合物。所述的耐火原料的制備方法，是將含鐵化合物、含鋁化合物、含氧化鎂材料所述比例配料，外加1-6％結合劑，經(jīng)混合、成型、坯體干燥后在氮氣氣氛下，在高溫窯中經(jīng)1400-1700℃、保溫2-8小時，自然冷卻后取出；在上述方案中，含氧化鋁型原料和含鐵型原料的粒度都為180目以下。本發(fā)明旨在合成出性能穩(wěn)定的亞鐵鋁鎂系耐火原料，避免鐵在不同價態(tài)之間變化而導致的體積效應，該方法合成工藝簡單、易于實施。
文檔編號C04B35/66GK101973771SQ201010298778
公開日2011年2月16日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權日2010年9月29日
發(fā)明者孫加林, 封吉圣, 朱波, 李勇, 石志民, 薛文東, 趙兵, 鄭本水, 陳俊紅 申請人:淄博市魯中耐火材料有限公司;北京科技大學;山東圣川陶瓷材料有限公司;山東省耐火材料工程研究中心