CN101497531B

CN101497531B - 一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法

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Publication number: CN101497531B
Application number: CN2009100608783A
Authority: CN
Inventors: 邓承继; 祝洪喜; 张少伟; 白晨
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: CN101497531A

Abstract

本发明涉及一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法。其技术方案是：先将10～35wt％的碳酸盐粉、10～35wt％的氯化盐粉和30～80wt％的滑石原矿粉混合，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；然后在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，最后在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。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。所制备的材料特别适用于温度在1200℃以下的工业热工设备作为保温材料使用，可降低热量损失，减轻环境的热污染，节能降耗。

Description

一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火保温材料技术领域。尤其涉及一种以滑石为原料制备镁橄榄石轻质材料的方法。

背景技术

镁橄榄石质轻质保温材料具有强度高、体积密度低、耐高温性能和热稳定性能优良的性能，是高温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的新型高强度轻质保温材料，取代现有强度不高的轻质氧化铝空心球材料、轻质高铝材料、轻质镁橄榄石保温材料、轻质粘土、硅藻土材料等保温材料，有利于降低这些设备在生产过程中的热量损失，减轻设备对周围环境的热污染，实现节能降耗，改善生产操作环境和条件。

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，以菱镁粉、石英粉和二氧化硅微粉为原料采用发泡法(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)或采用原位分解方法(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)制备的镁橄榄石质保温材料未直接利用我国丰富的滑石资源。因而成本低、工业化程度低，或其它方法制备的镁橄榄石轻质材料则强度低、使用温度较低、体积密度高。

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镁橄榄石轻质材料的制备方法；用该方法制备的镁橄榄石轻质材料性能优良和使用寿命长。

为完成上述任务，本发明所采用的技术方案是：先将10～35wt％的碳酸盐粉、10～35wt％的氯化盐粉和30～80wt％的滑石原矿粉混合，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；然后在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，最后在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。

其中：碳酸盐粉为碳酸钠粉、碳酸钾粉、碳酸镁粉的一种，其碳酸盐含量≥80wt％，碳酸盐粉的粒径为0.1～0mm；氯化盐粉为氯化钠粉、氯化钾粉、氯化锂粉中一种，其氯化盐含量≥70wt％，氯化盐粉的粒径为0.1～0mm；滑石原矿粉的氧化镁含量≥25wt％，滑石原矿粉的粒径为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，本发明所用的碳酸盐粉、氯化盐和滑石原矿粉来源广泛，成本低；所制备的镁橄榄石轻质材料是在材料内部由复合熔盐和滑石原矿反应生成，具有烧结好、物相结合良好的特点，有利于提高材料的力学性能；同时碳酸盐分解产生的气孔通过制备过程的控制，不仅能够有效降低材料体积密度，还可以和滑石原矿粉中结合水、氧化铁及部分二氧化硅等反应，生产可溶于水的盐，因而降低了材料的导热系数，提高了材料的保温性能。用该方法所制备的镁橄榄石质轻质材料的耐压强度高为10～40MPa，体积密度为0.6～1.9克/厘米³，不仅性能优良，且使用温度高，使用寿命高于现有轻质保温材料。

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。本发明所制备的材料适用于工业热工设备，特别适用于使用温度在1200℃以下的有色金属和钢铁冶炼、水泥和玻璃生产等高温设备。用该方法制备的轻质保温材料取代现有保温材料，可大大降低这些设备在生产过程中的热量损失，减轻周围环境的热污染，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，并非对本发明保护范围的限制。

为避免重复描述，对以下实施例所采用原料的理化性能指标统一描述如下：碳酸盐粉为碳酸钠粉、碳酸钾粉、碳酸镁粉的一种，其碳酸盐含量≥80wt％，碳酸盐的粒径为0.1～0mm；氯化盐粉为氯化钠粉、氯化钾粉、氯化锂粉中一种，其氯化盐含量≥70wt％，氯化盐粉的粒径为0.1～0mm；滑石原矿粉的氧化镁含量≥25wt％，粒径为0.1～0mm。

实施例1

一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将10～15wt％的氯化钠粉、10～15wt％的碳酸钠粉和75～80wt％的滑石原矿粉混合，外加上述混合物3～7wt％的木质素磺酸钙结合剂，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60～110℃条件下干燥12～24小时，然后在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，最后在60～110℃条件下干燥12～24小时，即制得镁橄榄石轻质材料。

实施例2

一种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

一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将15～20wt％的碳酸钾、10～15wt％的氯化锂和70～75wt％滑石原矿粉混合，外加上述混合物7～10wt％的工业糊精粉结合剂，先溶化成水溶液后再用于配料，搅拌15～25分钟，压制成型；再在60～110℃条件下干燥24～36小时，然后在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，最后在60～110℃条件下干燥24～36小时，即制得镁橄榄石轻质材料。

实施例4

一种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

一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将20～25wt％的碳酸镁、10～15wt％的氯化钠和65～70wt％的滑石原矿粉混合，外加上述混合物3～6wt％的亚硫酸纸浆废液为结合剂，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，然后在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；最后在室内自然干燥24～48小时，即制得镁橄榄石轻质材料。

实施例6

一种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

一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将25～30wt％的碳酸钠、10～15wt％的氯化钾和60～65wt％的滑石原矿粉混合，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，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，然后在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，最后在室内自然干燥24～48小时，即制得镁橄榄石轻质材料。

实施例8

一种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

一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将30～35wt％的碳酸钾、10～15wt％的氯化钠和55～60wt％的滑石原矿粉，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，然后在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，最后在60～110℃条件下干燥24～36小时，即制得镁橄榄石轻质材料。

其中：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

一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将30～35wt％的碳酸镁、15～20wt％的氯化钠和50～55wt％的滑石原矿粉混合，外加上述混合物3～6wt％的亚硫酸纸浆废液结合剂，先溶化成水溶液后再用于配料，搅拌5～15分钟，压制成型；再后在室内自然干燥24～48小时，然后在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；最后在室内自然干燥24～48小时，即制得高强度镁橄榄石轻质材料。

实施例12

一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将30～35wt％的碳酸镁、20～25wt％的氯化钠和45～50wt％的滑石原矿粉混合，外加上述混合物3～6wt％的木质素磺酸钙和木质素磺酸钠为结合剂，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，然后在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，最后在室内自然干燥24～48小时，即制得镁橄榄石轻质材料。

实施例13

一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将30～35wt％的碳酸钾、25～30wt％的氯化钠和40～45wt％的滑石原矿粉混合，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，然后在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，最后在60～110℃条件下干燥24～36小时，即制得镁橄榄石轻质材料。

其中：结合剂为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、亚硫酸纸浆废液和工业糊精粉，先溶化成水溶液后再用于配料。

实施例14

一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将30～35wt％的碳酸钾、30～35wt％的氯化锂和35～40wt％的滑石原矿粉混合，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，然后在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，最后在60～110℃条件下干燥24～36小时，制得镁橄榄石轻质材料。

其中：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。

实施例15

一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法，先将30～35wt％的碳酸钾、30～35wt％的氯化钾和30～35wt％的滑石原矿粉，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，然后在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，最后在60～110℃条件下干燥24～36小时，即制得高橄榄石轻质材料。

其中：结合剂为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。

本具体实施方式所采用的碳酸盐粉、氯化盐粉和滑石原矿粉来源广泛，复合材料中镁橄榄石是经过高温下滑石原矿和复合熔盐发生物理化学作用生成，结合良好，有利于提高材料的性能。复合熔盐中的碳酸盐分解时产生的二氧化碳气体将原位生成微小气孔，材料的体积密度低，导热系数低，材料的保温性能好，同时材料的强度高，使用寿命长。

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。用该方法制备的高强度镁橄榄石轻质材料不仅性能优良，且能延长使用寿命。本具体实施方式适用于温度在1200℃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，用本具体实施方式所制备的材料取代现有保温材料，可降低这些设备在生产过程中的热量损失，减轻设备对周围环境的热污染，实现节能降耗。

Claims

1.一种镁橄榄石轻质材料的制备方法，其特征在于先将10～35wt％的碳酸盐粉、10～35wt％的氯化盐粉和30～80wt％的滑石原矿粉混合，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；然后在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，最后在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；

所述的碳酸盐粉为碳酸钠粉、碳酸钾粉、碳酸镁粉的一种，其碳酸盐含量≥80wt％，碳酸盐粉的粒径为0.1～0mm；

所述的氯化盐粉为氯化钠粉、氯化钾粉、氯化锂粉中一种，其氯化盐含量≥70wt％，氯化盐粉的粒径为0.1～0mm。

2.根据权利要求1所述的镁橄榄石轻质材料的制备方法，其特征在于所述的滑石原矿粉的氧化镁含量≥25wt％，滑石原矿粉的粒径为0.1～0mm。

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。