CN102101779A

CN102101779A - 镁铁-铁铝复合尖晶石砖及其制备方法

Info

Publication number: CN102101779A
Application number: CN 201010582957
Authority: CN
Inventors: 翟耀杰; 刘锡俊; 袁林; 王俊涛; 叶亚红; 胡世平; 陈卫敏; 陈松林; 赵洪亮; 袁建军; 徐琳琳; 刘晓磊
Original assignee: HENAN RUITAI REFRACTORY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HENAN RUITAI REFRACTORY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: CN102101779B

Abstract

本发明涉及涉及一种镁铁-铁铝复合尖晶石砖及其制备方法。以重量百分比表示，原料为高铁镁砂、铁铝尖晶石和结合剂，其中粒度不大于5mm的高铁镁砂占55~98%，粒度不大于5mm的铁铝尖晶石占2~45%，外加占上述原料总重2~4%的结合剂。制备方法包括称取原料、湿碾、成型、干燥和烧成，成型后将砖坯在110~160℃下干燥8~24h，加热至1550~1700℃，保温3-15h烧成，出窑。本发明的镁铁-铁铝复合尖晶石砖性能优良，荷重软化温度高、常温耐压强度高、热震稳定性好、抗碱侵蚀性好，还具有较好的挂窑皮性能，不存在水化问题，易于储运，是水泥窑高温带的理想材料，可以替代目前的镁铬质耐火材料。

Description

镁铁-铁铝复合尖晶石砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于水泥回转窑高温带的无铬碱性耐火材料，特别是涉及一种镁铁-铁铝复合尖晶石砖及其制备方法。

背景技术

水泥窑高温带用耐火材料经过多年的发展，从最早的粘土砖、镁铬砖到目前的镁铝尖晶石砖、镁锆砖和镁白云石砖等。其中镁铬砖具有良好的荷重软化温度、高温强度、抗侵蚀性和热震稳定性等性能，但该砖用后会残留Cr⁶⁺，对环境造成污染；镁铝尖晶石砖抗侵蚀性优良，但挂窑皮性能差；而镁锆砖热震稳定性能优良，抗碱侵蚀性好，但成本较高，工艺复杂；镁钙白云石砖挂窑皮性能好，高温性能优良，但易水化，储运麻烦。尽管镁铬质耐火材料对环境造成污染，因其使用性能优良，仍然是目前水泥窑大量使用的耐火材料。

专利号为200710189925.5 的发明公开了一种镁铝铬复合尖晶石砖，原料为合成镁铝铬尖晶石、合成镁铝尖晶石、镁砂、铬精矿、氧化铬，经压制成型，干燥后在高温下烧成。该发明以镁铝铬复合尖晶石为原料，解决了我国铬矿资源贫乏的问题，降低了生产成本。但该产品原料中含有铬成分，使用后会对环境造成污染，产品主要是作为炼锌回转窑使用，产品性能难以满足现有水泥窑的高温带耐火砖的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题：克服现有耐火材料的缺点，提供一种用于水泥回转窑高温带的性能优良的镁铁-铁铝复合尖晶石砖，该砖可以替代目前的镁铬质耐火材料。

本发明的技术方案是：

一种镁铁-铁铝复合尖晶石砖，以重量百分比表示，原料为高铁镁砂、铁铝尖晶石和结合剂，其中粒度不大于5mm的高铁镁砂占55~98%，粒度不大于5mm的铁铝尖晶石占2~45%，外加占上述原料总重2~4%的结合剂。

所述高铁镁砂的重量组成为：MgO 80~97%，Fe₂O₃ 2~15%，其他杂质1~5%；所述铁铝尖晶石的重量组成为：FeO 40~44%，Al₂O₃ 54~58%，其他杂质1~2%。

所述高铁镁砂包括粒度5~3mm、粒度小于2mm和粒度小于0.088mm的三个粒度段，其中粒度5~3mm的高铁镁砂20~55%，粒度小于2mm的高铁镁砂10~45%，粒度小于0.088mm的高铁镁砂25~45%。

所述铁铝尖晶石包括粒度5~3mm、小于3mm和小于0.088mm的三个粒度段中的一个，或者其中的两个，或者三个粒度段的组合。

所述结合剂为亚硫酸纸浆废液，密度为1.0~1.5g/cm³。

所述的镁铁-铁铝复合尖晶石砖的主要成分为MgO 51~90%，Al₂O₃1~25%，（Fe₂O₃+FeO）1~20%，余量为杂质。

所述镁铁-铁铝复合尖晶石砖的制备方法，包括称取原料、湿碾、成型、干燥和烧成，成型时采用液压压力机或摩擦压力机压制成砖坯，将砖坯在110~160℃下干燥8~24h，然后加热至1550~1700℃，并在此温度下保温3-15h烧成，出窑。

所述砖坯干燥后水分含量≤0.5%。

所述镁铁-铁铝复合尖晶石砖的主要成分为MgO 51~90%，Al₂O₃1~25%，（Fe₂O₃+FeO）1~20%，余量为杂质。

本发明的积极有益效果：

⑴本发明通过调整原料配比和粒度组成，优化了产品配方，得到的镁铁-铁铝复合尖晶石砖具有优良的性能，荷重软化温度高、常温耐压强度高、热震稳定性好、抗碱侵蚀性好，还具有较好的挂窑皮性能、物理性能和结构柔韧性较好，并且不存在水化问题，易于储运，是水泥窑高温带的理想材料，可以替代目前的镁铬质耐火材料，是新一代环境友好型碱性耐火材料。产品的主要成分为MgO 51%~90%，Al₂O₃1%~25%，（Fe₂O₃+FeO）1%~20%，余量为杂质。

具体性能见下表1。

Figure 2010105829573100002DEST_PATH_IMAGE001

⑵ 本发明产品完全满足大中型水泥窑高温带用耐火材料的要求，具有较好的使用性能，使用寿命长，完全可以取代镁铬耐火材料，避免了使用镁铬砖对环境造成的污染。

⑶本发明通过合理控制高温烧结温度和烧结时间，得到的产品性能稳定，并且生产成本较低，具有较好的经济和社会效益，值得推广应用。

具体实施方式：

下面是本发明的实施例，用来更好地理解本发明，并不是对本发明的任何限制。

实施例1：水泥窑用镁铁-铁铝复合尖晶石砖，以重量百分比表示，原料为：5~3mm的高铁镁砂占34%，小于2mm的高铁镁砂占27 %，小于0.088mm的高铁镁砂占33 %，小于3mm的铁铝尖晶石占6%，另外添加上述原料总重2~4%的亚硫酸纸浆废液作为粘合剂，亚硫酸纸浆废液的密度为1.2g/cm³。

其中高铁镁砂的重量组成为：MgO 85%，Fe₂O₃ 10%，其他杂质5%；铁铝尖晶石的重量组成为：FeO 42%，Al₂O₃ 56%，其他杂质2%。

制备方法：将原料经湿碾机混料，采用液压压力机成型，将成型后的砖坯装入干燥窑内，在140℃干燥20h，使水分含量≤0.5%，然后加热至1620℃，并在此温度下保温10h烧成，得到的镁铁-铁铝复合尖晶石砖的主要成分为：MgO 84%、Al₂O₃3.5%、（Fe₂O₃+FeO）6%，余量为杂质。

其性能指标见下表2：

Figure 2010105829573100002DEST_PATH_IMAGE002

实施例2：水泥窑用镁铁-铁铝复合尖晶石砖，以重量百分比表示，原料为：5~3mm的高铁镁砂32%，小于2mm的高铁镁砂25 %，小于0.088mm的高铁镁砂31 %，小于3mm的铁铝尖晶石12%，另外添加占上述原料总重3%的亚硫酸纸浆废液，亚硫酸纸浆废液的密度为1.3g/cm³。

其中高铁镁砂的重量组成为：MgO 90%，Fe₂O₃ 8%，其他杂质2%；铁铝尖晶石的重量组成为：FeO 40%，Al₂O₃58%，其他杂质2%。

制备方法：将原料经湿碾机混料，采用摩擦压力机成型，将成型砖坯装入干燥窑内，在110℃干燥24h，加热至1650℃，并在此温度下保温3h烧成，得到产品的主要成分为：MgO 83%、Al₂O₃7%、（Fe₂O₃+FeO）7%。

其性能指标见下表3：

Figure 2010105829573100002DEST_PATH_IMAGE003

实施例3：水泥窑用镁铁-铁铝复合尖晶石砖，以重量百分比表示，原料为：5~3mm的高铁镁砂27%，小于2mm的高铁镁砂20 %，小于0.088mm的高铁镁砂31 %，5~3mm铁铝尖晶石12 %，<0.088mm铁铝尖晶石10 %，另外添加占上述原料总重3%的亚硫酸纸浆废液，亚硫酸纸浆废液的密度为1.15g/cm³。

其中高铁镁砂的重量组成为：MgO 80%，Fe₂O₃15%，其他杂质5%；铁铝尖晶石的重量组成为：FeO 44%，Al₂O₃ 54%，其他杂质2%。

制备方法：原料经湿碾机混料，采用摩擦压力机成型，将成型砖坯装入干燥窑内，在130℃干燥17h，加热至1680℃，并在此温度下保温5h烧成，得到产品主要成分为：MgO76%、Al₂O₃14%、（Fe₂O₃+FeO）9%。

其性能指标见下表4：

Figure 2010105829573100002DEST_PATH_IMAGE004

实施例4：水泥窑用镁铁-铁铝复合尖晶石砖，以重量百分比表示，原料为：5~3mm的高铁镁砂27%，小于2mm的高铁镁砂20 %，小于0.088mm的高铁镁砂23 %，5~3mm铁铝尖晶石10 %，小于2mm的铁铝尖晶石7 %，小于0.088mm铁铝尖晶石13 %，另外添加占上述原料总重4%的亚硫酸纸浆废液，亚硫酸纸浆废液的密度为1.1g/cm³。

其中高铁镁砂的重量组成为：MgO 82%，Fe₂O₃ 15%，其他杂质3%；铁铝尖晶石的重量组成为：FeO 42%，Al₂O₃ 57%，其他杂质1%。

制备方法：原料经湿碾机混料，采用液压压力机成型，将成型砖坯装入干燥窑内，在110℃干燥20h，加热至1700℃，并在此温度下保温12h烧成，得到产品主要成分为：MgO74%、Al₂O₃17%、（Fe₂O₃+FeO）8%。

其性能指标见下表5：

Figure 2010105829573100002DEST_PATH_IMAGE005

实施例5：水泥窑用镁铁-铁铝复合尖晶石砖，以重量百分比表示，原料为：5~3mm的高铁镁砂20%，小于2mm的高铁镁砂15%，小于0.088mm的高铁镁砂40%，5~3mm的铁铝尖晶石25%，另外添加占上述原料总重3%的亚硫酸纸浆废液，亚硫酸纸浆废液的密度为1.4g/cm³。

其中高铁镁砂的重量组成为：MgO 80%，Fe₂O₃ 15%，其他杂质5%；铁铝尖晶石的重量组成为：FeO 44%，Al₂O₃ 55%，其他杂质1%。

制备方法：原料经湿碾机混料后，采用液压压力机成型，将成型砖坯装入干燥窑内，在120℃干燥22h，砖坯干燥后水分含量≤0.5%，然后加热至1570并在此温度下保温4h烧成，出窑。得到产品的主要成分为：MgO 62%、Al₂O₃14%、（Fe₂O₃+FeO）20%。

实施例6：水泥窑用镁铁-铁铝复合尖晶石砖，以重量百分比表示，原料为：5~3mm的高铁镁砂35%，小于2mm的高铁镁砂10%，小于0.088mm的高铁镁砂45%，小于3mm的铁铝尖晶石10 %，另外添加占上述原料总重4%的亚硫酸纸浆废液，亚硫酸纸浆废液的密度为1.1g/cm³。

其中高铁镁砂的重量组成为：MgO 85%，Fe₂O₃ 12%，其他杂质3%；铁铝尖晶石的重量组成为：FeO 42%，Al₂O₃ 57%，其他杂质1%。

制备方法：原料经湿碾机混料后，采用液压压力机成型，将成型砖坯装入干燥窑内，在140℃干燥16h，砖坯干燥后水分含量≤0.5%，然后在1600℃温度下烧成，出窑。得到产品的主要成分为：MgO75%、Al₂O₃6%、（Fe₂O₃+FeO）13%。

实施例7：水泥窑用镁铁-铁铝复合尖晶石砖，以重量百分比表示，原料为：5~3mm的高铁镁砂40%，小于2mm的高铁镁砂15%，小于0.088mm的高铁镁砂25%，5~3mm铁铝尖晶石6 %，小于3mm的铁铝尖晶石7 %，小于0.088mm铁铝尖晶石7%，另外添加占上述原料总重2%的亚硫酸纸浆废液，亚硫酸纸浆废液的密度为1.5g/cm³。

其中高铁镁砂的重量组成为：MgO 90%，Fe₂O₃ 5%，其他杂质5%；铁铝尖晶石的重量组成为：FeO 40%，Al₂O₃ 58%，其他杂质2%。

制备方法：原料经湿碾机混料后，采用摩擦压力机成型，将成型后的砖坯装入干燥窑内，在155℃干燥12h，砖坯干燥后水分含量≤0.5%，然后在1650℃温度下烧成，出窑。

实施例8：水泥窑用镁铁-铁铝复合尖晶石砖，以重量百分比表示，原料为：5~3mm的高铁镁砂20%，小于2mm的高铁镁砂45%，小于0.088mm的高铁镁砂25%，小于0.088mm铁铝尖晶石10 %，另外添加占上述原料总重4%的亚硫酸纸浆废液，亚硫酸纸浆废液的密度为1.4g/cm³。

其中高铁镁砂的重量组成为：MgO 95%，Fe₂O₃ 2%，其他杂质3%；铁铝尖晶石的重量组成为：FeO 44%，Al₂O₃ 54%，其他杂质2%。

制备方法：原料经湿碾机混料后，采用液压压力机成型，将成型后的砖坯装入干燥窑内，在120℃干燥18h，砖坯干燥后水分含量≤0.5%，然后在1550℃温度下烧成，出窑。

实施例9：水泥窑用镁铁-铁铝复合尖晶石砖，以重量百分比表示，原料为：5~3mm的高铁镁砂45%，小于2mm的高铁镁砂20%，小于0.088mm的高铁镁砂30%，小于3mm的铁铝尖晶石5%，另外添加占上述原料总重4%的亚硫酸纸浆废液，亚硫酸纸浆废液的密度为1.3g/cm³。

其中高铁镁砂的重量组成为：MgO 85%，Fe₂O₃ 12%，其他杂质3%；铁铝尖晶石的重量组成为：FeO 42%，Al₂O₃ 56%，其他杂质2%。

制备方法同实施例5。

实施例10：水泥窑用镁铁-铁铝复合尖晶石砖，以重量百分比表示，原料为：5~3mm的高铁镁砂30%，小于2mm的高铁镁砂35%，小于0.088mm的高铁镁砂25%，小于0.088mm的铁铝尖晶石10%，另外添加占上述原料总重3%的亚硫酸纸浆废液，亚硫酸纸浆废液的密度为1.3g/cm³。

其中高铁镁砂的重量组成为：MgO 90%，Fe₂O₃ 8%，其他杂质2%；铁铝尖晶石的重量组成为：FeO40%，Al₂O₃58%，其他杂质2%。

制备方法同实施例6。

实施例5~10的产品性能符合表1 中产品的性能要求，不再详细说明。

以上实施例是用于理解本发明的方法和核心思想，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，进行任何可能的变化或替换，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种镁铁-铁铝复合尖晶石砖，其特征是：以重量百分比表示，原料为高铁镁砂、铁铝尖晶石和结合剂，其中粒度不大于5mm的高铁镁砂占55~98%，粒度不大于5mm的铁铝尖晶石占2~45%，外加占上述原料总重2~4%的结合剂。

2.根据权利要求1所述镁铁-铁铝复合尖晶石砖，其特征是：所述高铁镁砂的重量组成为：MgO 80~97%，Fe₂O₃ 2~15%，其他杂质1~5%；所述铁铝尖晶石的重量组成为：FeO 40~44%，Al₂O₃ 54~58%，其他杂质1~2%。

3.根据权利要求1所述水泥窑用镁铁-铁铝复合尖晶石砖，其特征是：所述高铁镁砂包括粒度5~3mm、粒度小于2mm和粒度小于0.088mm的三个粒度段，其中粒度5~3mm的高铁镁砂20~55%，粒度小于2mm的高铁镁砂10~45%，粒度小于0.088mm的高铁镁砂25~45%。

4.根据权利要求1所述镁铁-铁铝复合尖晶石砖，其特征是：所述铁铝尖晶石包括粒度5~3mm、小于3mm和小于0.088mm的三个粒度段中的一个，或者其中的两个，或者三个粒度段的组合。

5.根据权利要求1所述镁铁-铁铝复合尖晶石砖，其特征是：所述结合剂为亚硫酸纸浆废液，密度为1.0~1.5g/cm³。

6.权利要求1-5任一项所述的镁铁-铁铝复合尖晶石砖的主要成分为MgO 51~90%，Al₂O₃1~25%，（Fe₂O₃+FeO）1~20%，余量为杂质。

7.一种权利要求1所述镁铁-铁铝复合尖晶石砖的制备方法，包括称取原料、湿碾、成型、干燥和烧成，其特征是：成型时采用液压压力机或摩擦压力机压制成砖坯，将砖坯在110~160℃下干燥8~24h，然后加热至1550~1700℃，并在此温度下保温3-15h烧成，出窑。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征是：所述砖坯干燥后水分含量≤0.5%。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征是：所述镁铁-铁铝复合尖晶石砖的主要成分为MgO 51~90%，Al₂O₃1~25%，（Fe₂O₃+FeO）1~20%，余量为杂质。