CN101481250A - 一种轻质镁橄榄石原料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于耐火材料生产技术。提出的一种轻质镁橄榄石原料的制备方法，采用橄榄石粉矿细粉或蛇纹石矿细粉、轻烧镁粉或菱镁矿细粉、烧失剂为主要原料，将橄榄石粉矿细粉或蛇纹石矿细粉与轻烧镁粉或菱镁矿细粉的配比按主要原料中氧化镁与氧化硅的质量比值为1.2～1.5进行，烧失剂的加入量占总重量的20％～40％，有机结合剂加入量占总重量的1～3wt％，混合均匀，并外加入5％～8％重量比的水混练均匀制成泥料，采用半干法成型；将烘烤后的坯体在1400℃～1520℃煅烧，保温2～4小时。本发明利用了粉矿资源，减少对环境的污染；同时利用粉矿资源，也降低了合成原料的生产成本。本发明制备的原料可用于制备镁橄榄石质隔热耐火材料制品和隔热不定形耐火材料。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料生产技术，主要提出一种轻质镁橄榄石原料的制备方法。
背景技术
橄榄石矿物主要用于铸造的型砂、钢铁工业用的引流砂等，使用的橄榄石砂的粒度要求大于1.5mm，小于1.5mm橄榄石粉矿的利用率不高，仅有少量用于耐火材料，大部分粉矿被废弃。橄榄石矿物用于耐火材料的方法有制备橄榄石砖、方镁石—镁橄榄石砖、修补料等。如美国专利(US4303448)介绍用橄榄石为原料，加入1.5～5％(重量比)的高岭土作结合剂，制备的橄榄石砖用于蓄热室。
已有文献报道利用尾矿制备镁橄榄石耐火原料。美国专利(US5374593)介绍了利用蛇纹石、石棉尾矿合成镁橄榄石砂。其方法为在尾矿中加入占总重量10～25％的氧化镁(或水溶性氧化镁前驱体)，经高温煅烧，煅烧温度在1200～1500℃。合成原料的矿物组成以镁橄榄石为主要矿物相，顽火辉石含量小于10％。另一文献(万建东，东海县蛇纹石尾矿转化为镁橄榄石的研究.非金属矿.1997.[3]61～63)介绍以东海县蛇纹石尾矿为原料，参入一定量镁砂，分别经细磨、成型、高温烧成，使其转化为镁橄榄石为主晶相的材料。该方法可作为合成致密镁橄榄石原料的制备方法。上述文献是关于利用尾矿制备致密的镁橄榄石原料，致密的镁橄榄石原料用于制备致密镁橄榄石耐火制品。本发明采用橄榄石粉矿制备轻质镁橄榄石原料，该原料作为主要原料用于制备镁橄榄石质隔热耐火制品和隔热不定形耐火材料，例如，用轻质镁橄榄石原料以制备镁橄榄石质耐火浇注料。
发明内容
本发明的目的在于提出一种轻质镁橄榄石原料的制备方法，该轻质原料可作为制备隔热镁橄榄石耐火材料制品和隔热不定形耐火材料的原料使用。
本发明采用以下技术方案完成其发明任务：采用橄榄石粉矿或蛇纹石粉矿、轻烧镁粉或菱镁矿细粉、烧失剂为主要原料，将橄榄石粉矿或蛇纹石粉矿与轻烧镁粉或菱镁矿细粉的配比按主要原料中氧化镁与氧化硅的质量比值为1.2～1.5进行，烧失剂的加入量占总重量的20％～40％，有机结合剂加入量占总重量的1～3wt％，混合均匀，并外加入5％～8％重量比的水混练均匀制成泥料，采用半干法成型；将烘烤后的坯体在1400℃～1520℃煅烧，保温2～4小时。
所述轻烧镁粉的MgO含量≥90％；菱镁矿细粉的MgO含量≥45％。
所述烧失剂可以是煤粉、焦炭粉中的一种或两种的混合物；烧失剂的灰份≤26％。
所述有机结合剂为糊精或纸浆粉等。
所述原料的粒度均小于0.088mm。
本发明通过控制配料中氧化镁与氧化硅质量比值(为1.2～1.5)，来控制所制备原料中的矿物相组成。氧化镁与氧化硅质量比值小于1.2，所制备原料中会含有较多的低熔点顽火辉石，降低材料使用温度；氧化镁与氧化硅质量比值大于1.5，所制备原料中会含有游离的方镁石相，方镁石具有高熔点(2800℃)，同时其导热率也较高，因此隔热材料尽量减少方镁石矿相。
所制备原料的煅烧温度主要与原料配比中氧化镁与氧化硅质量比值相关。其质量比值高，则煅烧温度较高；其质量比值低，则煅烧温度较低。
本发明所用的烧失剂目的是坯体经高温煅烧，烧失剂燃烧后留下足够高的气孔率，以产生隔热效果。烧失剂的加入量过低，所制备原料的气孔量不足，降低隔热效果；烧失剂的加入量过高，所制备的轻质原料的强度过低，导致隔热耐火材料的强度过低。
本发明的这种烧结法制备的轻质镁橄榄石原料，采用橄榄石粉矿为主要原料，添加少量氧化镁类原料，经成型、煅烧，使橄榄石矿石中少量低熔点矿物转化(或部分转化)为高熔点的镁橄榄石、镁铁尖晶石矿物，提高了原料的耐高温性能，生产出一种轻质原料；利用了粉矿资源，减少对环境的污染；同时利用粉矿资源，也降低了所制备原料的生产成本。采用该轻质镁橄榄石原料，可用于制备镁橄榄石质隔热耐火材料制品和隔热不定形耐火材料。与直接采用橄榄石矿制备的隔热耐火材料比较，采用该轻质原料制备的耐火材料的抗热震性将增强。
具体实施方式
给出本发明的实施例，但不构成对本发明的任何限制：
按重量百分比计，采用橄榄石粉矿、蛇纹石粉矿(粉矿是指由于矿床成因或在采掘过程中破碎形成的粉末状矿石)、轻烧镁粉、菱镁矿细粉、烧失剂(煤炭细粉或焦碳细粉)、结合剂为原料，所有原料粒度均小于0.088mm。实施例1～6方案的原料配比见表1。实施例1～6所制备的轻质原料的性能指标如表2所示。
实施例1～3采用橄榄石粉矿、轻烧镁粉为主要原料，烧失剂为煤炭，煤炭的加入量分别为20wt％、30wt％、40wt％，配料中氧化镁与氧化硅质量比值为1.4；混合料经混练后成型，成型压力75Mpa；坯体经烘烤后高温煅烧，坯体煅烧温度为1480℃，保温3小时。由表2列出的实施例1～3所制备的轻质原料的性能指标得知，随着煤炭加入量的增加，所制备的轻质原料的气孔率增加、体积密度降低。
实施例4采用橄榄石粉矿、轻烧镁粉为主要原料，烧失剂为煤炭，煤炭的加入量为30％，配料中氧化镁与氧化硅质量比值为1.2；混合料经混练后成型，成型压力75Mpa；坯体经烘烤后煅烧，坯体煅烧温度为1400℃，保温3小时。
实施例5采用橄榄石粉矿、菱镁矿细粉、轻烧镁粉为主要原料，烧失剂为焦碳，焦碳的加入量为20％，配料中氧化镁与氧化硅质量比值为1.5；混合料经混练后成型，成型压力75Mpa；坯体经烘烤后高温煅烧，坯体煅烧温度为1520℃，保温2小时。
实施例6采用蛇纹石粉矿、轻烧镁粉为主要原料，烧失剂为煤炭，煤炭的加入量为30％，配料中氧化镁与氧化硅质量比值为1.4；混合料经混练后成型，成型压力75Mpa；坯体经烘烤后高温煅烧，成型后的坯体煅烧温度为1480℃，保温4小时。
表1 实施例1～6方案原料的配比/mass％
| 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 橄榄石粉矿 | 66 | 55 | 44 | 58 | 56 | / |
| 蛇纹石粉矿 | / | / | / | / | / | 55 |
| 轻烧镁粉 | 13 | 14 | 15 | 9 | 6 | 14 |
| 菱镁矿细粉 | / | / | / | / | 15 | / |
| 煤炭细粉 | 20 | 30 | 40 | 30 | / | 30 |
| 焦碳细粉 | / | / | / | / | 20 | / |
| 糊精 | 1 | 1 | 1 | 3 | / | / |
| 纸浆粉 | / | / | / | / | 3 | 1 |
| 水(外加) | 5 | 7 | 8 | 6 | 7 | 7 |
| 氧化镁与氧化硅质量比值 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.2 | 1.5 | 1.4 |
表2 实施例1～6所制备的轻质原料的性能指标
| 实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 气孔率％ | 45～47 | 4647 | 53～55 | 53～54 | 49～52 | 4648 |
| 体积密度g/cm3 | 1.75～1.78 | 1.60～1.63 | 1.48～1.52 | 1.50～1.56 | 1.62～1.65 | 1.57～1.63 |
Claims (5)
1、一种轻质镁橄榄石原料的制备方法，其特征是：采用橄榄石粉矿或蛇纹石粉矿、轻烧镁粉或菱镁矿细粉、烧失剂为主要原料，将橄榄石粉矿或蛇纹石粉矿与轻烧镁粉或菱镁矿细粉的配比按主要原料中氧化镁与氧化硅的质量比值为1.2～1.5进行，烧失剂的加入量占总重量的20％～40％，有机结合剂加入量占总重量的1～3wt％，混合均匀，并外加入5％～8％重量比的水混练均匀制成泥料，采用半干法成型；将烘烤后的坯体在1400℃～1520℃煅烧，保温2～4小时。
2、根据权利要求1所述的一种轻质镁橄榄石原料的制备方法，其特征是：轻烧镁粉的MgO含量≥90％，菱镁矿细粉的MgO含量≥45％。
3、根据权利要求1所述的一种轻质镁橄榄石原料的制备方法，其特征是：所述烧失剂为煤粉、焦炭粉中的一种或两种的混合物；烧失剂的灰份≤26％。
4、根据权利要求1所述的一种轻质镁橄榄石原料的制备方法，其特征是：所述有机结合剂为糊精或纸浆粉。
5、根据权利要求1所述的一种轻质镁橄榄石原料的制备方法，其特征是：所述原料的粒度均小于0.088mm。
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