CN101486585B - 一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法。其技术方案是：先将20～60wt％的氯化盐粉和40～80wt％的镁橄榄石原矿粉混合，外加上述混合物3～10wt％的结合剂，搅拌5～25分钟，压制成型；再在60～110℃条件下干燥12～36小时或在室内自然干燥24～48小时，在800～1400℃×2～6小时条件下空气中烧成，自然冷却后用水浸泡24～48小时，然后在60～110℃条件下干燥12～36小时或在室内自然干燥24～48小时制得高热阻镁橄榄石轻质材料。本发明具有原料资源丰富、生产成本低和易于工业化生产的特点。用该方法制备的镁橄榄石轻质材料积密度在0.8～2.0克/厘米3，不仅性能优良，且使用寿命长，适用于温度在1300℃以下的各种工业热工设备。

Description

一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合耐火保温材料技术领域。尤其涉及一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法。
背景技术
现有的用于工业热工设备特别是有色金属和钢铁冶炼、水泥和玻璃生产设备的轻质保温材料，如氧化铝空心球材料、轻质高铝材料、轻质镁橄榄石保温材料、轻质粘土、硅藻土材料等，在这些设备的生产过程中的热量损失较大，因而使这些设备对周围环境的热污染亦较严重，不仅浪费能源，且影响生产操作环境和条件。因此，研究和开发具有强度高、体积密度低、耐高温性能和热稳定性能优良的用于工业热工设备特别是有色金属和钢铁冶炼、水泥和玻璃生产设备用新型轻质保温材料是技术人员所关注的问题。
镁橄榄石材料具有高熔点、高强度、高化学稳定性、低导热系数。但目前生产镁橄榄石轻质材料的方法有：除了传统的发泡法、有机物(包括木屑、焦炭等)烧失成孔法制备镁橄榄石轻质材料以外，其他类似研究局限于采用菱镁粉、石英粉和二氧化硅微粉为原料的发泡法(李楠.一种方镁石-橄榄石轻质保温耐火材料及其生产方法，ZL200410013258.1)和原位分解方法(胡莉敏，李楠.原位分解制备高强度轻质镁橄榄石材料.耐火材料.2005，39[4]：283-285)，由于上述方法制备的镁橄榄石质保温材料，没有直接利用我国丰富的滑石资源。因而成本较高，工业化程度不高，其性能也受到影响。
发明内容
本发明的任务是提供一种原料资源丰富、生产成本低和易于工业化生产的高热阻镁橄榄石轻质材料的制备方法。用该方法制备的高热阻镁橄榄石轻质材料不仅性能优良，且使用寿命长。
为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：先将20～60wt％的氯化盐粉和40～80wt％的镁橄榄石原矿粉混合，外加上述混合物3～10wt％的结合剂，搅拌5～25分钟，压制成型；再在60～110℃条件下干燥12～36小时或在室内自然干燥24～48小时，在800～1400℃×2～6小时条件下空气中烧成，自然冷却后用水浸泡24～48小时，然后在60～110℃条件下干燥12～36小时或在室内自然干燥24～48小时，制得高热阻镁橄榄石轻质材料。
其中：氯化盐粉为氯化钠粉、氯化钾粉和氯化锂粉中的一种，其氯化盐粉含量≥70wt％，氯化盐的粒径为0.1～0mm；镁橄榄石原矿粉的氧化镁含量≥35
wt％，粒径为0.1～0mm；结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇中的一种以上。
由于采用上述技术方案，本发明所采用的氯化盐粉和镁橄榄石原矿粉来源广泛，成本低，氯化盐和镁橄榄石原矿反应，有利于提高镁橄榄石纯度，降低材料体积密度和经过水浸泡后生成微小气孔，导热系数低，热阻高，材料的保温性能好，同时材料的强度高，使用寿命长。所制备的轻质材料是在材料内部由氯化盐和镁橄榄石原矿中氧化铁及二氧化硅反应生成可溶于水的盐，不仅能够有效降低材料的体积密度，而且镁橄榄石的烧结好、物相结合良好，有利于提高材料的力学性能。
因此，本发明具有原料资源丰富、生产成本低和易于工业化生产的特点。用该方法制备的高热阻镁橄榄石轻质材料积密度在0.8～2.0克/厘米3，不仅性能优良，且使用温度高，使用寿命长。所制备的轻质材料适于各种温度在1300℃以下的工业热工设备，特别是有色金属和钢铁冶炼、水泥和玻璃生产等高温设备，可降低这些设备在生产过程中的热量损失，能减轻设备对周围环境的热污染，实现节能降耗。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制。
为避免重复描述，对以下实施例将采用原料的理化性能指标统一描述如下：氯化盐粉为氯化钠粉、氯化钾粉和氯化锂粉中一种，其氯化盐粉含量≥70wt％，粒径为0.1～0mm；镁橄榄石原矿粉的氧化镁含量≥35wt％，粒径为0.1～0mm。
实施例1
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将20～25wt％的氯化钠粉和75～80wt％的镁橄榄石原矿粉混合，外加上述混合物3～7wt％的木质素磺酸钙，木质素磺酸钙先溶化成水溶液后再用于配料，搅拌10～20分钟，压制成型；再在60～110℃条件下干燥12～24小时，在800～900℃×5～6小时条件下空气中烧成，自然冷却后用水浸泡24～36小时；然后在60～110℃条件下干燥12～24小时，即制得高热阻镁橄榄石轻质材料。
实施例2
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，除结合剂为木质素磺酸钠外，其余同实施例1。
实施例3
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将25～30wt％的氯化钾粉和70～75wt％的镁橄榄石原矿粉混合，外加上述混合物7～10wt％的工业糊精粉为结合剂，工业糊精粉先溶化成水溶液后再用于配料，搅拌15～25分钟，压制成型，然后在60～110℃条件下干燥24～36小时，在900～1000℃×4～5小时条件下空气中烧成，自然冷却后用水浸泡36～48小时，再在60～110℃条件下干燥24～36小时，即制得高热阻镁橄榄石轻质材料。
实施例4
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，除结合剂为聚乙烯醇外，其余同实施例3。
实施例5
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将30～35wt％的氯化锂粉和65～70wt％的镁橄榄石原矿粉混合，外加上述混合物3～6wt％的亚硫酸纸浆废液为结合剂，结合剂先溶化成水溶液后再用于配料，搅拌5～15分钟，压制成型，再在室内自然干燥24～48小时，在1000～1100℃×3～4小时条件下空气中烧成，自然冷却后用水浸泡36～48小时；然后在室内自然干燥24～48小时，即制得高热阻镁橄榄石轻质材料。
实施例6
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，除结合剂为木质素磺酸钙和木质素磺酸钠外，其余同实施例5。
实施例7
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将35～40wt％的氯化钠粉和60～65wt％的镁橄榄石原矿粉混合，外加上述混合物5～7wt％的工业糊精粉和亚硫酸纸浆废液为结合剂，结合剂先溶化成水溶液后再用于配料，搅拌10～20分钟，压制成型，再在室内自然干燥24～48小时，在1100～1200℃×2～3小时条件下空气中烧成，自然冷却后用水浸泡36～48小时；然后在室内自然干燥24～48小时，即制得高热阻镁橄榄石轻质材料。
实施例8
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，除结合剂为工业糊精粉和聚乙烯醇外，其余同实施例7。
实施例9
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将40～45wt％的氯化钾粉和55～60wt％的镁橄榄石原矿粉混合，外加上述混合物5～8wt％的结合剂，搅拌15～25分钟，压制成型；再在60～110℃条件下干燥24～36小时，在1200～1300℃×2～3小时条件下空气中烧成，自然冷却后用水浸泡36～48小时；然后在60～110℃条件下干燥24～36小时，即制得高热阻镁橄榄石轻质材料。
本实施例中的结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠和工业糊精粉，先溶化成水溶液后再用于配料。
实施例10
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，除结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、工业糊精粉和聚乙烯醇外，其余同实施例9。
实施例11
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将45～50wt％的氯化锂粉和50～55wt％的镁橄榄石原矿粉混合，外加上述混合物3～6wt％的结合剂，搅拌5～15分钟，压制成型；然后在室内自然干燥24～48小时，在1300～1400℃×2～3小时条件下空气中烧成，自然冷却后用水浸泡36～48小时，再在室内自然干燥24～48小时制得高热阻镁橄榄石轻质材料。
本实施例中的结合剂为亚硫酸纸浆废液，先溶化成水溶液后再用于配料。
实施例12
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将50～55wt％的氯化锂粉和45～50wt％的镁橄榄石原矿粉混合，外加上述混合物3～6wt％的结合剂，搅拌5～15分钟，压制成型；再在室内自然干燥24～48小时，在1200～1300℃×3～4小时条件下空气中烧成，自然冷却后用水浸泡36～48小时；然后在室内自然干燥24～48小时制得高热阻镁橄榄石轻质材料。
本实施例中的结合剂为木质素磺酸钙和木质素磺酸钠，先溶化成水溶液后再用于配料。
实施例13
一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将55～60wt％的氯化钾粉和40～45wt％的镁橄榄石原矿粉混合，外加上述混合物3～5wt％的结合剂，搅拌15～25分钟，压制成型，再在60～110℃条件下干燥24～36小时，在1200～1300℃×2～3小时条件下空气中烧成，自然冷却后用水浸泡36～48小时；然后在60～110℃条件下干燥24～36小时制得高热阻镁橄榄石轻质材料。
本实施例中的结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、聚乙烯醇和工业糊精粉，先溶化成水溶液后再用于配料。
本具体实施方式所采用的氯化盐粉和镁橄榄石原矿粉来源广泛，成本低，氯化盐和镁橄榄石原矿反应，有利于提高镁橄榄石纯度，降低材料体积密度和经过水浸泡后生成微小气孔，导热系数低，热阻高，材料的保温性能好，材料的强度高，使用寿命长。所制备的轻质材料是在材料内部由氯化盐和镁橄榄石原矿中氧化铁及二氧化硅反应生成可溶于水的盐，不仅能够有效降低材料的体积密度，而且镁橄榄石的烧结好、物相结合良好，有利于提高材料的力学性能。
因此，本具体实施方式具有原料资源丰富、生产成本低和易于工业化生产的特点。所制备的高热阻镁橄榄石轻质材料积密度在0.8～2.0克/厘米3，不仅性能优良，且使用温度高，使用寿命长。所制备的轻质材料适于温度在1300℃以下的各种工业热工设备，特别是有色金属和钢铁冶炼、水泥和玻璃生产等高温设备，可降低这些设备在生产过程中的热量损失和设备对周围环境的热污染，实现节能降耗。

Claims (5)

1.一种镁橄榄石轻质材料的制备方法，其特征在于先将20～60wt％的氯化盐粉和40～80wt％的镁橄榄石原矿粉混合，外加上述混合物3～10wt％的结合剂，搅拌5～25分钟，压制成型；再在60～110℃条件下干燥12～36小时或在室内自然干燥24～48小时，在800～1400℃×2～6小时条件下空气中烧成，自然冷却后用水浸泡24～48小时，然后在60～110℃条件下干燥12～36小时或在室内自然干燥24～48小时制得镁橄榄石轻质材料。
2.根据权利要求1所述的镁橄榄石轻质材料的制备方法，其特征在于所述的氯化盐粉为氯化钠粉、氯化钾粉和氯化锂粉中的一种，其氯化盐粉含量≥70
wt％，氯化盐的粒径大于0mm而小于0.1mm。
3.根据权利要求1所述的镁橄榄石轻质材料的制备方法，其特征在于所述的镁橄榄石原矿粉的氧化镁含量≥35wt％，粒径大于0mm而小于0.1mm。
4.根据权利要求1所述的镁橄榄石轻质材料的制备方法，其特征在于所述的结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液、工业糊精粉、聚乙烯醇中的一种以上。
5.根据权利要求1～4项中任一项所述的镁橄榄石轻质材料的制备方法所制备的镁橄榄石轻质材料。
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