CN102093060B - 镁铁铝尖晶石砂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种镁铁铝尖晶石砂及其制备方法。采用的技术方案是：分别将氧化镁、氧化铁和氧化铝粉碎；按重量份配比取料，投入混料机中混料，同时加入混料总重量5％～15％的结合剂，混和均匀；物料混匀后经压密机压密，进入压球机成球；成球后进行干燥脱水，自然干燥2～5天；物料成球干燥后放入电弧炉中，于2800～3200℃熔融；将烧成品进行自然冷却6～7天后破砣。本发明是一种碱性无铬耐火材料，其制成品应用于玻璃窑，水泥窑烧成带，具有挂牢窑皮，保护耐火砖本体，延长使用寿命，降低了耐火材料消耗，减少了维修成本，提高了玻璃及水泥的产量，既满足了窑体耐火砖的性能要求，更主要的是替代了铬砖的使用，解决了铬污染公害。

Description

镁铁铝尖晶石砂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐火材料及其制备方法，具体地涉及一种用于水泥回转窑的耐火材料镁铁铝尖晶石砂及其制备方法。

背景技术

以往水泥窑高温烧成带砖一直采用碱性耐火材料镁铬砖做炉衬，但在水泥回转窑高温氧化气氛下，镁铬砖与水泥物料中碱金属氧化物反应，会产生对人体有害的铬酸碱，用后的镁铬砖中还产生溶解于水中的剧毒Cr⁶⁺，对环境造成严重的污染。以无铬材料代替镁铬材料是保护生态环境的大势所趋，是我国保持经济持续发展应重视的问题。

随着水泥工业的发展和技术进步，水泥窑已经完成了由传统的立窑向新型回转窑的转变，而且回转窑正向着大型化和窑外分解化的方向发展。由于新型回转窑具有窑温较高、窑速较慢、碱侵蚀较重、结构复杂以及节能要求较高等工艺特点，因此使水泥窑用耐火材料及其使用技术得到了全面的更新，镁质耐火材料得到了迅速的发展。

目前应用于水泥窑的进口和国产镁质耐火材料主要有：低铬砖、白云石砖、含锆和不含锆的各类特种镁砖以及尖晶石改性砖等。

低铬砖的使用无疑会减少铬污染，要杜绝铬污染根本办法还是使用无铬砖。采用无铬碱性耐火材料逐步取代含铬耐火材料势在必行。国内外无铬材料的研发主要有三个途径：白云石砖改性材料.镁锆质材料和尖晶石改性材料.

白云石砖的最大优点是易挂窑易维护窑皮。高温下白云石砖内的CaO极易与熟料中的C₂S反应生产C₃S，使白云砖上窑皮的粘结力比其它碱性砖都高。白云石砖的缺点不但是容易水化，而且在窑炉内气氛中的CO₂和SO₃能够与白云石砖中的游离CaO反应生成碳酸钙和硫酸钙，这些反应的体积效应会破坏耐火砖的显微结构，另外白云石砖抗热震性较差。总而言之，白云石砖只适用于有稳定的窑皮保护的烧成带，如没有稳定的窑皮保护，就不可能长久安全地使用。

至于其它含锆和不含锆的各类特种镁砖都属于新一代的无铬砖，但因价格较高或者导热性极强等原因都难以适合推广应用。

为了满足水泥回转窑技术水平的发展需要，尖晶石质耐火材料也得到了很快地发展。首先是镁铝尖晶石砖和镁铁尖晶石砖的应用。

最先广泛应用的是镁铝尖晶石耐火材料，但由于柔韧性有限，特别是在高应力的轮带部位很容易发生问题。

镁铁尖晶石在热震性能优于镁铬砖，在粘挂窑皮性方面与镁铬砖相似，虽然使用寿命比镁铬砖多一个月，达到10-12个月，但还是不能满足现在水泥行业的需要。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种具有优异的结构柔韧性，低热膨胀率，良好的抗化学侵蚀能力和无污染的镁铁铝尖晶石砂。

本发明的另一目的是提供一种镁铁铝尖晶石砂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种镁铁铝尖晶石砂，以氧化镁、氧化铁和氧化铝混合后的总重量为100份计，氧化镁、氧化铁和氧化铝的重量份配比是：

氧化镁    28～38份、

氧化铁    28～38份、

氧化铝    28～38份；

其中，氧化镁的粒度小于200目，氧化铁的粒度小于400目，氧化铝的粒度小于500目。

上述镁铁铝尖晶石砂的制备方法如下：

1)粉碎筛分：将氧化镁粉碎，取200目筛下物；将氧化铁粉碎，取400目筛下物；将氧化铝粉碎，取500目筛下物；

2)配料混料：将粉碎筛分后的氧化镁、氧化铁和氧化铝按上述的重量份配比取料，物料配比后投入混料机中进行混料，同时加入混料总重量5％～15％的结合剂，混和均匀；

3)压密成球：物料混合均匀后经压密机压密，后进入压球机成球；

4)干燥：物料成球后进行干燥脱水，自然干燥2～5天；

5)高温熔融：物料成球干燥后放入电弧炉中，于2800～3200℃熔融；

6)冷却破砣：将烧成品进行自然冷却6～7天后，进行破砣。

本发明制备的镁铁铝尖晶石的显微结构显示，在铁铝尖晶石颗粒边缘形成了镁铝尖晶石，而中心仍保持着其原始结构。本发明的镁铁铝尖晶石的热膨胀更小，从而改善了镁铁铝尖晶石耐火材料的结构柔韧性。

将本发明的镁铁铝尖晶石砂与氧化镁经高温煅烧而成的镁铁铝尖晶石砖，在整个使用过程中都具备良好的结构韧性，对提高回转窑内衬的柔韧性起着非常关键的作用。

现代回转窑的炉衬都是单层结构，炉衬的高热导率导致炉衬壳体的过热变形，能力损失严重，造成耐火材料的剥块和窑体的损坏。而采用本发明的镁铁铝尖晶石砂制成的镁铁铝尖晶石砖，大大降低了耐火材料热膨胀和热导率，完全解决了回转窑直径扩大，对温度提高超时起负荷运转，所承受的机械应力和热应力，具有挂牢窑皮，保护耐火砖本体。

本发明的有益效果是：以本发明的镁铁铝尖晶石砂做原料，生产出来的镁铁铝尖晶石砖在水泥回转窑中的应用表明，和传统的铬砖相比，镁铁铝尖晶石砖具有优异的结构柔韧性，低热膨胀率和良好的抗化学侵蚀能力，镁铁铝尖晶石砖的应用大大降低了耐火材料的消耗，减少了生产成本。具有极高的抗断裂和抗剥落所需的柔韧性和弹性；具有极高的强度，可抵抗机械力所造成的窑剥落；具有非常优异的造窑皮能力和抗碱盐及熟料液相侵蚀的能力。从而能够延长衬砖的使用寿命和保持较低的窑壳温度，使用寿命从过去的12个月达到18个月。同时解决替代铬砖应用水泥窑造成的污染公害。

本发明镁铁铝尖晶石是一种碱性无铬耐火材料，其制成品应用于玻璃窑，水泥窑烧成带，具有挂牢窑皮，保护耐火砖本体，延长使用寿命，降低了耐火材料消耗，减少了维修成本，提高了玻璃及水泥的产量，即满足了窑体耐火砖的性能要求，更主要的是替代了铬砖的使用，解决了铬污染公害。

具体实施方式

实施例1一种镁铁铝尖晶石砂及其制备方法

原料：氧化镁：MgO     95.3％；

      氧化铁：Fe₂O₃   95.6％；

      氧化铝  Al₂O₃   91.5％。

制备方法如下：

1)粉碎筛分：将氧化镁粉碎，取200目筛下物；将氧化铁粉碎，取400目筛下物；将氧化铝粉碎，取500目筛下物；

2)配料混料：将粉碎筛分后的氧化镁、氧化铁和氧化铝按重量份配比：氧化镁28份，氧化铁38份和氧化铝34份取料，物料配比后投入混料机中进行混料，同时加入混料总重量5％的结合剂水，混和均匀；

3)压密成球：物料混合均匀后经压密机压密，后进入压球机成球；

4)干燥：物料成球后进行干燥脱水，自然干燥2天；

5)高温熔融：物料成球干燥后放入电弧炉中，于2800～3200℃熔融；

6)冷却破砣：将烧成品进行自然冷却6天后，进行破砣。

7)破砣筛分：将破砣后所得产品进行破砣筛分，破碎筛分的粒度按用户要求进行。

结果见表1。

实施例2一种镁铁铝尖晶石砂及其制备方法

原料：氧化镁：MgO      96.8％；

      氧化铁：Fe₂O₃    97.3％；

      氧化铝：Al₂O₃    96.2％。

制备方法如下：

1)粉碎筛分：将氧化镁粉碎，取200目筛下物；将氧化铁粉碎，取400目筛下物；将氧化铝粉碎，取500目筛下物；

2)配料混料：将粉碎筛分后的氧化镁、氧化铁和氧化铝按重量份配比：氧化镁38份，氧化铁34份和氧化铝28份取料，物料配比后投入混料机中进行混料，同时加入混料总重量15％的结合剂水，混和均匀；

3)压密成球：物料混合均匀后经压密机压密，后进入压球机成球；

4)干燥：物料成球后进行干燥脱水，自然干燥5天；

5)高温熔融：物料成球干燥后放入电弧炉中，于2800～3200℃熔融；

6)冷却破砣：将烧成品进行自然冷却7天后，进行破砣。

7)破砣筛分：将破砣后所得产品进行破砣筛分，破碎筛分的粒度按用户要求进行。

结果见表1。

实施例3一种镁铁铝尖晶石砂及其制备方法

原料：氧化镁：MgO      97.6％；

      氧化铁：Fe₂O₃    98.2％；

      氧化铝：Al₂O₃    97.4％。

制备方法如下：

1)粉碎筛分：将氧化镁粉碎，取200目筛下物；将氧化铁粉碎，取400目筛下物；将氧化铝粉碎，取500目筛下物；

2)配料混料：将粉碎筛分后的氧化镁、氧化铁和氧化铝按重量份配比：氧化镁34份，氧化铁33份和氧化铝33份取料，物料配比后投入混料机中进行混料，同时加入混料总重量10％的结合剂水，混和均匀；

3)压密成球：物料混合均匀后经压密机压密，后进入压球机成球；

4)干燥：物料成球后进行干燥脱水，自然干燥3天；

5)高温熔融：物料成球干燥后放入电弧炉中，于2800～3200℃熔融；

6)冷却破砣：将烧成品进行自然冷却7天后，进行破砣。

7)破砣筛分：将破砣后所得产品进行破砣筛分，破碎筛分的粒度按用户要求进行。

结果见表1。

对比试验1

方法同实施例3，不同的只是氧化镁、氧化铁和氧化铝的配比。

氧化镁60份，氧化铁20份和氧化铝20份。

结果见表1。

对比试验2

方法同实施例3，不同的只是氧化镁、氧化铁和氧化铝的配比。

氧化镁50份，氧化铁25份和氧化铝25份。

结果见表1。

表1

Claims (3)

1.一种镁铁铝尖晶石砂，其特征在于制备方法如下：

1）粉碎筛分：将氧化镁粉碎，取200目筛下物；将氧化铁粉碎，取400目筛下物；将氧化铝粉碎，取500目筛下物；其中，所述的氧化镁是MgO含量为95.3%、所述的氧化铁是Fe₂O₃含量为95.6%、所述的氧化铝是Al₂O₃含量为91.5%；

2）配料混料：将粉碎筛分后的氧化镁、氧化铁和氧化铝按重量份配比：氧化镁28份，氧化铁38份和氧化铝34份取料，物料配比后投入混料机中进行混料，同时加入混料总重量5%的结合剂水，混和均匀；

3）压密成球：物料混合均匀后经压密机压密，后进入压球机成球；

4）干燥：物料成球后进行干燥脱水，自然干燥2天；

5）高温熔融：物料成球干燥后放入电弧炉中，于2800～3200℃熔融；

6）冷却破砣：将烧成品进行自然冷却6天后，进行破砣。

2.一种镁铁铝尖晶石砂，其特征在于制备方法如下：

1）粉碎筛分：将氧化镁粉碎，取200目筛下物；将氧化铁粉碎，取400目筛下物；将氧化铝粉碎，取500目筛下物；其中，所述的氧化镁是MgO含量为96.8%、所述的氧化铁是Fe₂O₃含量为97.3%、所述的氧化铝是Al₂O₃含量为96.2%；

2）配料混料：将粉碎筛分后的氧化镁、氧化铁和氧化铝按重量份配比：氧化镁38份，氧化铁34份和氧化铝28份取料，物料配比后投入混料机中进行混料，同时加入混料总重量15%的结合剂水，混和均匀；

3）压密成球：物料混合均匀后经压密机压密，后进入压球机成球；

4）干燥：物料成球后进行干燥脱水，自然干燥5天；

5）高温熔融：物料成球干燥后放入电弧炉中，于2800～3200℃熔融；

6）冷却破砣：将烧成品进行自然冷却7天后，进行破砣。

3.一种镁铁铝尖晶石砂，其特征在于制备方法如下：

1）粉碎筛分：将氧化镁粉碎，取200目筛下物；将氧化铁粉碎，取400目筛下物；将氧化铝粉碎，取500目筛下物；其中，所述的氧化镁是MgO含量为97.6%、所述的氧化铁是Fe₂O₃含量为98.2%、所述的氧化铝是Al₂O₃ 含量为97.4%；

2）配料混料：将粉碎筛分后的氧化镁、氧化铁和氧化铝按重量份配比：氧化镁34份，氧化铁33份和氧化铝33份取料，物料配比后投入混料机中进行混料，同时加入混料总重量10%的结合剂水，混和均匀；

3）压密成球：物料混合均匀后经压密机压密，后进入压球机成球；

4）干燥：物料成球后进行干燥脱水，自然干燥3天；

5）高温熔融：物料成球干燥后放入电弧炉中，于2800～3200℃熔融；

6）冷却破砣：将烧成品进行自然冷却7天后，进行破砣。