專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高性能鎂橄欖石耐火原料及其制備方法
一種高性能鎂橄欖石耐火原料及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種高性能鎂橄欖石耐火原料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎂橄欖石晶體熔點(diǎn)1890°C，為島狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)，具有熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱系數(shù)低、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐金屬熔體和渣侵蝕性高等優(yōu)良特性。但天然鎂橄欖石的雜質(zhì)含量不僅較高且燒失量大，即使經(jīng)高溫煅燒處理仍不能滿(mǎn)足高檔耐火制品的要求。天然鎂橄欖石中含有的如 Fe2O3^ SiO2, Al2O3等雜質(zhì)，在礦物中或高溫下將會(huì)形成低熔物，如鐵橄欖石、鈣鎂橄欖石、透輝石、鈣長(zhǎng)石、堇青石等，進(jìn)而將會(huì)降低制品的耐火度和荷重軟化溫度；因雜質(zhì)成分的存在導(dǎo)致多種礦相并存，造成耐火制品高溫下性質(zhì)的不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了耐火材料生產(chǎn)和耐火材料產(chǎn)品的推廣。
現(xiàn)有技術(shù)中也有一些有關(guān)鎂橄欖石制備的方法，但都存在一定的不足如以蛇紋石尾礦為主要原料(萬(wàn)建東，東?？h蛇紋石尾礦轉(zhuǎn)化為鎂橄欖石的研究.非金屬礦， 1997，3: 61-63)，經(jīng)細(xì)磨、成型、燒成得到致密鎂橄欖石原料，但由于原料中如Fe203、CaO 等雜質(zhì)含量較高，將導(dǎo)致所制備的鎂橄欖石高溫性質(zhì)的不穩(wěn)定，限制了其在耐火制品中的應(yīng)用；另如“用菱鎂礦尾礦和滑石尾礦合成高純鎂橄欖石的方法”(201110159148)專(zhuān)利技術(shù)，以菱鎂礦尾礦和滑石尾礦為主體原料，加入添加劑和結(jié)合劑，經(jīng)配料、混料、成型、烘干、 高溫合成和破碎等工序制得使用溫度高于1600°C、體積密度大于2. 55g/cm3的高純鎂橄欖石耐火原料，但該技術(shù)采用的原料及產(chǎn)物中含有一定量的氧化鐵，將會(huì)影響最終產(chǎn)物在高溫下的使用效果，受制備方法限制，該技術(shù)無(wú)法制得高密度的鎂橄欖石，比如在確保高溫性能優(yōu)異的前提下，體積密度大于2. 9 g/cm3的致密鎂橄欖石；又如“用鐵尾礦生產(chǎn)鎂橄欖石耐火材料的方法”(ZL200610047981)專(zhuān)利技術(shù)，在鐵尾礦與輕燒鎂粉的混合料中加入橄欖石熟料、可燒失物、結(jié)合劑和水，經(jīng)攪拌、成型、干燥、保溫和燒成，制得鎂橄欖石耐火材料， 該技術(shù)采用的原料中有較高含量的鐵，將會(huì)顯著影響產(chǎn)物的高溫性能，進(jìn)而無(wú)法在與侵蝕介質(zhì)、還原氣氛、堿性粉塵等接觸的高溫環(huán)境下長(zhǎng)期使用；再如“輕質(zhì)鎂橄欖石磚及其制造方法”(200610134805)專(zhuān)利技術(shù)，將橄欖石砂、鎂砂、焦炭和木炭等混合，經(jīng)干燥、燒成、切、 磨制得使用溫度達(dá)到1540°C的輕質(zhì)鎂橄欖石磚。
總之，在現(xiàn)有技術(shù)中的關(guān)于鎂橄欖石材料或鎂橄欖石磚的制備方法，都存在一些不足或原料中含有鐵、鈣等雜質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)品高溫性質(zhì)的不穩(wěn)定；或制備的產(chǎn)物為輕質(zhì)材料。因而都不能滿(mǎn)足與侵蝕介質(zhì)、還原氣氛、堿性粉塵等接觸的高溫環(huán)境對(duì)耐火材料產(chǎn)品的體積密度、氣孔率和高溫性質(zhì)的要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn) 有技術(shù)的不足，目的是提供一種原料來(lái)源廣泛、生產(chǎn)成本低和易于燒結(jié)的高性能鎂橄欖石耐火原料的制備方法，用該方法制備的高性能鎂橄欖石耐火原料體積密度大、氣孔率低和高溫性質(zhì)穩(wěn)定。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是將65^85wt%的菱鎂礦細(xì)粉和15 35wt%的硅質(zhì)原料細(xì)粉混合，制得混合料；再外加所述混合料f 10wt%的結(jié)合劑，置于球磨機(jī)中球磨 Γ3小時(shí)，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3 10wt%的水，攪拌1(Γ30分鐘，壓制成坯體，干燥；將干燥后的坯體在120(Tl40(rC條件下煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得煅燒料。
將煅燒料破碎，粉磨至粒度小于O. 045mm,再外加所述煅燒料O. 2^2wt%的添加劑和廣10被％的結(jié)合劑，置于球磨機(jī)中球磨f3小時(shí)，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入3 10wt%的水，攪拌1(Γ30分鐘，壓制成坯體，干燥，最后將干燥后的坯體在 145(T165(TC條件下進(jìn)行二次煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得高性能鎂橄欖石耐火原料。
所述菱鎂礦細(xì)粉中的Al2O3XaO和Fe2O3的雜質(zhì)含量小于1. 2wt% ;所述菱鎂礦細(xì)粉的粒徑小于O. 045mm。
所述硅質(zhì)原料細(xì)粉為天然粉石英細(xì)粉、納米二氧化硅、石英砂細(xì)粉和鐵合金除塵粉中的一種；所述硅質(zhì)原料細(xì)粉中的CaO和Fe2O3的雜質(zhì)含量小于O. 5 wt%，粒徑小于O. 045 mm η
所述添加劑為碳化硅、氮化硅和二氧化鈦中的一種以上；所述添加劑中的Fe2O3的含量小于lwt%,粒徑小于O. 045 mm。
所述結(jié)合劑為蔗糖、半乳糖、葡萄糖和工業(yè)糊精粉中的一種。
所述壓制的壓力為45 55MPa。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所采用的原料來(lái)源廣泛，生產(chǎn)成本低，各種原料顆粒之間緊密接觸，易于燒結(jié)，物相結(jié)合良好，有利于提高產(chǎn)物的物理化學(xué)性能。
采用本發(fā)明所述方法制備的鎂橄欖石耐火原料的體積密度大于2. 9 g/cm3，氣孔率小于10 %，高溫性質(zhì)穩(wěn)定，特別適合于有色金屬和鋼鐵冶煉、水泥和玻璃等高溫設(shè)備用耐火材料的制備。
因此，本發(fā)明具有原料來(lái)源廣泛、`生產(chǎn)成本低和易于燒結(jié)的特點(diǎn)，所制備的高性能鎂橄欖石耐火原料體積密度大、氣孔率低和高溫性質(zhì)穩(wěn)定。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制。
為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式
的原料統(tǒng)一描述如下，各實(shí)施例中不再贅述菱鎂礦細(xì)粉中的A1203、CaO和Fe2O3的雜質(zhì)含量小于1. 2wt%，菱鎂礦細(xì)粉的粒徑小于O.045mm ；天然粉石英細(xì)粉、納米二氧化硅、石英砂細(xì)粉和鐵合金除塵粉中的CaO和Fe2O3的雜質(zhì)含量均小于O. 5 wt%,粒徑均小于O. 045 mm ；碳化娃、氮化娃和二氧化鈦中的Fe2O3的含量均小于lwt%,粒徑均小于O. 045 mm。
實(shí)施例1一種高性能鎂橄欖石耐火原料及其制備方法。先將6 5 7 Ow t %的菱鎂礦細(xì)粉和 3(T35wt%的天然粉石英細(xì)粉混合，制得混合料；再外加所述混合料f 3wt%的半乳糖，置于球磨機(jī)中球磨Γ3小時(shí)，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3飛wt%的水，攪拌1(Γ30分鐘，在壓力為45 55MPa的條件下壓制成坯體，干燥；最后將干燥后的坯體在120(Tl300°C條件下煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得煅燒料。
將煅燒料破碎，粉磨至粒度小于O. 045mm,再外加所述煅燒料f 2wt%的二氧化鈦和廣5被％的葡萄糖，置于球磨機(jī)中球磨f 3小時(shí)，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入3^5wt%的水，攪拌1(Γ30分鐘，在壓力為45飛5MPa的條件下壓制成坯體，干燥，最后將干燥后的坯體在145(T155(TC條件下進(jìn)行二次煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得高性能鎂橄欖石耐火原料。
本實(shí)施例所制備的高性能鎂橄欖石耐火原料，經(jīng)檢測(cè)體積密度大于2. 9g/cm3,氣孔率小于10% O
實(shí)施例2一種高性能鎂橄欖石耐火原料及其制備方法。先將6 9 7 5 w t %的菱鎂礦細(xì)粉和 25 31wt%的納米二氧化娃混合,制得混合料；再外加所述混合料6 10wt%的工業(yè)糊精，置于球磨機(jī)中球磨Γ3小時(shí)，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料7 10wt%的水，攪拌1(Γ30分鐘，在壓力為45 55MPa的條件下壓制成坯體，干燥；最后將干燥后的坯體在 120(Tl300°C條件下煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得煅燒料。
將煅燒料破碎，粉磨至粒度小于O. 045 mm,再外加所述煅燒料O. 2"lwt%的二氧化鈦和廣5被％的半乳糖，置于球磨機(jī)中球磨f 3小時(shí)，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入8 10wt%的水，攪拌10 30分鐘，在壓力為45飛5MPa的條件下壓制成坯體，干燥，最后將干燥后的坯體在155(T1650°C條件下進(jìn)行二次煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得高性能鎂橄欖石耐火原料。
本實(shí)施例所制備的高性能鎂橄欖石耐火原料，經(jīng)檢測(cè)體積密度大于2. 95g/cm3, 氣孔率小于9. 5%。
實(shí)施例3一種高性能鎂橄欖石耐火原料及其制備方法。先將75 80wt%的菱鎂礦細(xì)粉和 2(T25wt%的天然粉石英細(xì)粉混合，制得混合料；再外加所述混合料3飛wt%的工業(yè)糊精， 置于球磨機(jī)中球磨廣3小時(shí)，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料5 8wt%的水，攪拌1(Γ30分鐘，在壓力為45 55MPa的條件下壓制成坯體，干燥；最后將干燥后的坯體在 130(Γ1400 條件下煅燒，保溫廣3小時(shí) ，制得煅燒料。
將煅燒料破碎，粉磨至粒度小于O. 045mm,再外加所述煅燒料O.1 "O. 5wt%的碳化硅、O. Γ1. 5wt%的二氧化鈦和5 10wt%的半乳糖，置于球磨機(jī)中球磨廣3小時(shí)，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入5 8wt%的水，攪拌1(Γ30分鐘，在壓力為45 55MPa的條件下壓制成坯體，干燥，最后將干燥后的坯體在150(Tl6(KrC條件下進(jìn)行二次煅燒，保溫廣3 小時(shí)，制得高性能鎂橄欖石耐火原料。
本實(shí)施例所制備的高性能鎂橄欖石耐火原料，經(jīng)檢測(cè)體積密度大于2. 92g/cm3, 氣孔率小于10%。
實(shí)施例4一種高性能鎂橄欖石耐火原料及其制備方法。先將8 (Γ8 5wt%的菱鎂礦細(xì)粉和 15^20wt%的石英砂細(xì)粉混合，制得混合料；再外加所述混合料7 10wt%的葡萄糖，置于球磨機(jī)中球磨1 3小時(shí),制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料8 10wt%的水,攪拌1(Γ30 分鐘，在壓力為45飛5MPa的條件下壓制成坯體，干燥；最后將干燥后的坯體在130(Tl400°C條件下煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得煅燒料。
將煅燒料破碎,粉磨至粒度小于O. 045 mm,再外加所述煅燒料O. 2 lwt%的碳化娃和l 5wt%的蔗糖，置于球磨機(jī)中球磨f 3小時(shí)，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入 7^10wt%的水，攪拌1(Γ30分鐘，在壓力為45飛5MPa的條件下壓制成坯體，干燥，最后將干燥后的坯體在150(Tl60(rC條件下進(jìn)行二次煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得高性能鎂橄欖石耐火原料。
本實(shí)施例所制備的高性能鎂橄欖石耐火原料，經(jīng)檢測(cè)體積密度大于3g/cm3，氣孔率小于9%。
實(shí)施例5一種高性能鎂橄欖石耐火原料及其制備方法。先將6 9 7 5 w t %的菱鎂礦細(xì)粉和 25^3lwt%的納米二氧化娃混合,制得混合料；再外加所述混合料5 8wt%的鹿糖,置于球磨機(jī)中球磨1 3小時(shí),制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3 5wt%的水,攪拌1(Γ30分鐘，在壓力為45 55MPa的條件下壓制成坯體，干燥；最后將干燥后的坯體在125(Tl350°C條件下煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得煅燒料。
將煅燒料破碎,粉磨至粒度小于O. 045 mm,再外加所述煅燒料O. 5^0. 8wt%的氮化娃、O.1 O. 4wt%的碳化娃、O. 4 O. 8wt%的二氧化鈦和5 10wt%的鹿糖，置于球磨機(jī)中球磨 Γ3小時(shí)，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入3 6wt%的水，攪拌1(Γ30分鐘，在壓力為45 55MPa的條件下壓制成還體,干燥,最后將干燥后的還體在145(Tl550°C條件下進(jìn)行二次煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得高性能鎂橄欖石耐火原料。
本實(shí)施例所制備的高性能鎂橄欖石耐火原料，經(jīng)檢測(cè)體積密度大于2. 95g/cm3, 氣孔率小于9%。
實(shí)施例6一種高性能鎂橄欖石耐火原料及其制備方法。先將6 5 7 Ow t %的菱鎂礦細(xì)粉和 3(T35wt%的鐵合金除塵粉混合，制得混合料；再外加所述混合料l 5wt%的蔗糖，置于球磨機(jī)中球磨1 3小時(shí),制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料5 8wt%的水,攪拌1(Γ30分鐘，在壓力為45 55MPa的條件下壓制成坯體，干燥；最后將干燥后的坯體在125(Tl350°C條件下煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得煅燒料?！?br> 將煅燒料破碎，粉磨至粒度小于O. 045mm,再外加所述煅燒料O. 5"lwt%的二氧化鈦、O. 5 lwt%的氮化娃和1 3 wt%的工業(yè)糊精,置于球磨機(jī)中球磨1 3小時(shí),制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入8 10wt%的水，攪拌10 30分鐘，在壓力為45 55MPa的條件下壓制成坯體，干燥，最后將干燥后的坯體在155(T165(TC條件下進(jìn)行二次煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得高性能鎂橄欖石耐火原料。
本實(shí)施例制備的高性能鎂橄欖石耐火原料經(jīng)檢測(cè)體積密度大于3g/cm3，氣孔率小于9% ο
本具體實(shí)施方式
與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下積極效果1、原料來(lái)源廣泛,生產(chǎn)成本低；2、物料顆粒緊密接觸，易于燒結(jié)，物相結(jié)合良好，有利于提高產(chǎn)物的物理化學(xué)性能。
因此，用該方法制備的高性能鎂橄欖石耐火原料的體積密度大于2.9g/cm3，氣孔率小于10%，高溫性質(zhì)穩(wěn)定，特別適合于有色金屬和鋼鐵冶煉、水泥和玻璃等高溫設(shè)備用耐火材料 的制備。
權(quán)利要求
1.一種高性能鎂橄欖石耐火原料的制備方法，其特征在于將65、5wt%的菱鎂礦細(xì)粉和15 35wt%的娃質(zhì)原料細(xì)粉混合,制得混合料；再外加所述混合料l 10wt%的結(jié)合劑,置于球磨機(jī)中球磨1 3小時(shí),制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3 10wt%的水,攪拌1(Γ30分鐘，壓制成坯體，干燥；將干燥后的坯體在120(Γ1400 條件下煅燒，保溫f 3小時(shí)，制得煅燒料； 將煅燒料破碎，粉磨至粒度小于O. 045mm,再外加所述煅燒料O. 2^2wt%的添加劑和ri0wt%的結(jié)合劑，置于球磨機(jī)中球磨廣3小時(shí)，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入3^10wt%的水，攪拌1(Γ30分鐘，壓制成坯體，干燥，最后將干燥后的坯體在145(T165(TC條件下進(jìn)行二次煅燒，保溫廣3小時(shí)，制得高性能鎂橄欖石耐火原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鎂橄欖石耐火原料的制備方法，其特征在于所述菱鎂礦細(xì)粉中的A1203、CaO和Fe2O3的雜質(zhì)含量小于1. 2wt%，所述菱鎂礦細(xì)粉的粒徑小于O.045mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鎂橄欖石耐火原料的制備方法，其特征在于所述硅質(zhì)原料細(xì)粉為天然粉石英細(xì)粉、納米二氧化硅、石英砂細(xì)粉和鐵合金除塵粉中的一種，所述硅質(zhì)原料細(xì)粉中的CaO和Fe2O3的雜質(zhì)含量小于O. 5 wt%，粒徑小于O. 045 mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鎂橄欖石耐火原料的制備方法，其特征在于所述添加劑為碳化硅、氮化硅和二氧化鈦中的一種以上，所述添加劑中的Fe2O3的含量小于lwt%44徑小于O. 045 mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鎂橄欖石耐火原料的制備方法，其特征在于所述結(jié)合劑為蔗糖、半乳糖、葡萄糖和工業(yè)糊精粉中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能鎂橄欖石耐火原料的制備方法，其特征在于所述壓制的壓力為45 55MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求Γ6項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的高性能鎂橄欖石耐火原料的制備方法所制備的高性能鎂橄欖石耐火原料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高性能鎂橄欖石耐火原料及其制備方法。其技術(shù)方案是將65～85wt%的菱鎂礦細(xì)粉和15～35wt%的硅質(zhì)原料細(xì)粉混合，再外加1～10wt%的結(jié)合劑，球磨1～3小時(shí)，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3～10wt%的水，攪拌，壓制成坯體，干燥，在1200～1400℃條件下煅燒，制得煅燒料。將煅燒料粉磨至粒度小于0.045mm，再外加煅燒料0.2～2wt%的添加劑和1～10wt%的結(jié)合劑，球磨制得二次球磨料；向二次球磨料中加入3～10wt%的水，攪拌，壓制成坯體，干燥，在1450～1650℃條件下二次煅燒，制得高性能鎂橄欖石耐火原料。本發(fā)明原料來(lái)源廣泛、生產(chǎn)成本低和易于燒結(jié)，所制備的高性能鎂橄欖石耐火原料體積密度大、氣孔率低和高溫性質(zhì)穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C04B35/66GK103030415SQ20131001646
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者王周福, 劉浩, 韓春暉, 王璽堂, 張保國(guó), 馬妍 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)