CN103044043A

CN103044043A - 一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法

Info

Publication number: CN103044043A
Application number: CN2013100164350A
Authority: CN
Inventors: 王周福; 张少伟; 韩春晖; 刘浩; 王玺堂; 张保国; 马妍
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明涉及一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法。其技术方案是：先将69~85wt%的滑石粉、13~30wt%的镁质原料细粉和0.2~2wt%的添加剂混合，制得混合料；再外加所述混合料1~10wt%的结合剂，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3~10wt%的水，搅拌10~30分钟，压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1350~1650℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。本发明具有生产成本低和易于烧结的特点，所制备的致密镁橄榄石耐火原料体积密度大、气孔率低和高温性质稳定。

Description

一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法。

背景技术

镁橄榄石晶体熔点1890℃，为岛状硅酸盐结构，具有熔点高、导热系数低、化学性质稳定、耐金属熔体和渣侵蚀性高的优良特性。而天然镁橄榄石不仅杂质含量较高且烧失量大，即使经高温煅烧处理，仍不能满足高档耐火制品的要求。天然镁橄榄石中含有的如Fe₂O₃、SiO₂和Al₂O₃等杂质，在矿物中或高温下将会形成低熔物，如铁橄榄石、钙镁橄榄石、透辉石、钙长石、堇青石等，进而降低制品的耐火度和荷重软化温度；因杂质成分的存在导致多种矿相并存，造成耐火制品高温下性质的不稳定，严重影响了耐火材料生产和耐火材料产品的推广。

现有技术中也有一些有关镁橄榄石制备的方法，但都存在一定的不足：如以蛇纹石尾矿为主要原料（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）的制备技术，经细磨、成型和烧成得到致密镁橄榄石原料，但由于原料中的Fe₂O₃和CaO等杂质含量较高，使所制备的镁橄榄石高温性质不稳定，限制了其在耐火制品中的应用；另如“用菱镁矿尾矿和滑石尾矿合成高纯镁橄榄石的方法”(201110159148)的专利技术，以菱镁矿尾矿和滑石尾矿为主体原料，加入添加剂和结合剂，经配料、混料、成型、烘干、高温合成和破碎等工序制得使用温度高于1600℃和体积密度大于2.55g/cm³的高纯镁橄榄石耐火原料，但该技术采用的原料及产物中含有一定量的氧化铁，则会影响最终产物在高温下的使用效果，受制备方法限制，该技术无法制得高密度的镁橄榄石，如在确保高温性能优异的前提下，体积密度大于2.9 g/cm³的致密镁橄榄石；又如“用铁尾矿生产镁橄榄石耐火材料的方法”(ZL200610047981)的专利技术，在铁尾矿与轻烧镁粉的混合料中加入橄榄石熟料、可烧失物、结合剂和水，经搅拌、成型、干燥、保温和烧成，制得镁橄榄石耐火材料，该技术采用的原料中存在有较高含量的铁，将会显著影响产物的高温性能，进而无法在与侵蚀介质、还原气氛、碱性粉尘等接触的高温环境下长期使用；再如“轻质镁橄榄石砖及其制造方法”(200610134805)的专利技术，将橄榄石砂、镁砂、焦炭和木炭等混合，经干燥、烧成、切和磨制得使用温度达到1540℃的轻质镁橄榄石砖。

总之，现有技术中关于镁橄榄石材料或镁橄榄石砖的制备方法，都存在一些不足：或原料中含有铁、钙等杂质，导致产品高温性质的不稳定；或制备的产物为轻质材料。故都不能满足与侵蚀介质、还原气氛和碱性粉尘等接触的高温环境对耐火材料产品的体积密度、气孔率、高温性质的要求。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种生产成本低和易于烧结的致密镁橄榄石耐火原料的制备方法，用该方法制备的致密镁橄榄石耐火原料体积密度大、气孔率低和高温性质稳定。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：先将69~85wt%的滑石粉、13~30 wt%的镁质原料细粉和0.2~2wt%的添加剂混合，制得混合料；再外加所述混合料1~10wt%的结合剂，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3~10wt%的水，搅拌10~30分钟，压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1350~1650℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。

所述滑石粉中的Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃的杂质含量小于1.2wt%，滑石粉的粒径小于0.045mm。

所述镁质原料细粉为电熔镁砂细粉、烧结镁砂细粉和轻烧氧化镁细粉中的一种；镁质原料细粉中的Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃的杂质含量小于3 wt%，镁质原料细粉的粒径小于0.045 mm。

所述添加剂为碳化硅、氮化硅和二氧化钛中的一种以上，所述添加剂中的Fe₂O₃的含量小于1wt%，粒径小于0.045 mm。

所述压制的压力为45~55MPa。

所述结合剂为蔗糖、半乳糖、葡萄糖和工业糊精粉中的一种。

由于采用上述技术方案，本发明所采用的镁质原料细粉和滑石粉来源广泛，生产成本低，各种原料颗粒之间紧密接触，易于烧结，物相结合良好，有利于提高产物的物理化学性能。

用该方法制备的致密镁橄榄石耐火原料的体积密度大于2.9 g/cm³，气孔率小于10 %，高温性质稳定，特别适合于有色金属和钢铁冶炼、水泥和玻璃等高温设备用耐火材料的制备。

因此，本发明具有生产成本低和易于烧结的特点，所制备的致密镁橄榄石耐火原料体积密度大、气孔率低和高温性质稳定。

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，并非对其保护范围的限制。

为避免重复，先将本具体实施方式的原料统一描述如下，各实施例中不再赘述：

滑石粉中的Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃的杂质含量小于1.2wt%，滑石粉的粒径小于0.045mm；

电熔镁砂细粉、烧结镁砂细粉和轻烧氧化镁细粉中的Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃的杂质含量均分别小于3wt%，粒径均小于0.045 mm；

碳化硅、氮化硅和二氧化钛中的一种以上的Fe₂O₃的含量均分别小于1wt%，粒径均分别小于0.045 mm。

实施例1

一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将69~75 wt%的滑石粉、23~30 wt%的电熔镁砂细粉和1~2 wt%的二氧化钛混合，制得混合料；再外加所述混合料1~3 wt%的工业糊精，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3~6 wt%的水，搅拌10~30分钟，在45~55 MPa压力下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1500~1600℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。

本实施例所制备的致密镁橄榄石耐火原料，经检测：体积密度大于2.95g/cm³；气孔率小于9%。

实施例2

一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将72~80 wt%的滑石粉、19~27 wt%的电熔镁砂细粉和0.2~1 wt%的二氧化钛混合，制得混合料；再外加所述混合料6~10wt%的工业糊精，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料7~10 wt%的水，搅拌10~30分钟，在45~55 MPa压力下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1550~1650℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。

本实施例所制备的致密镁橄榄石耐火原料，经检测：体积密度大于2.9 g/cm³；气孔率小于10 %。

实施例3

一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将80~85wt%的滑石粉、13~19wt%的电熔镁砂细粉和1~2wt%的碳化硅混合，制得混合料；再外加所述混合料3~6 wt%的工业糊精，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料5~8 wt%的水，搅拌10~30分钟，在45~55MPa压力下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1350~1450℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。

本实施例所制备的致密镁橄榄石耐火原料，经检测：体积密度大于2.92g/cm³；气孔率小于9.5%。

实施例4

一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将72~80 wt%的滑石粉、19~27 wt%的烧结镁砂细粉和0.2~1wt%的碳化硅混合，制得混合料；再外加所述混合料7~10 wt%的葡萄糖，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料8~10 wt%的水，搅拌10~30分钟，在45~55 MPa压力下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1450~1550℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。

本实施例所制备的致密镁橄榄石耐火原料，经检测：体积密度大于2.98g/cm³；气孔率小于9 %。

实施例5

一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将69~75 wt%的滑石粉、23~30 wt%的烧结镁砂细粉和1~2 wt%的氮化硅混合，制得混合料；再外加所述混合料5~8 wt%的葡萄糖，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3~5 wt%的水，搅拌10~30分钟，在45~55 MPa压力下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1550~1650℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。

实施例6

一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将80~85 wt%的滑石粉、13~19 wt%的烧结镁砂细粉、0.5~1 wt%的二氧化钛和0.5~1wt%的碳化硅混合，制得混合料；再外加所述混合料1~5 wt%的葡萄糖，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料5~8 wt%的水，搅拌10~30分钟，在45~55 MPa压力下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1550~1650℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。

本实施例所制备的致密镁橄榄石耐火原料，经检测：体积密度大于2.9g/cm³；气孔率小于10 %。

实施例7

一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将69~75 wt%的滑石粉、23~30 wt%的轻烧氧化镁细粉、0.5~1 wt%的氮化硅和0.5~1wt%的碳化硅混合，制得混合料；再外加所述混合料1~5 wt%的半乳糖，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3~6 wt%的水，搅拌10~30分钟，在45~55 MPa压力下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1500~1600℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。

本实施例所制备的致密镁橄榄石耐火原料，经检测：体积密度大于2.95g/cm³；气孔率小于9 %。

实施例8

一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将72~80 wt%的滑石粉、19~27 wt%的轻烧氧化镁细粉和0.2~1 wt%的氮化硅混合，制得混合料；再外加所述混合料5~10 wt%的半乳糖，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料5~8 wt%的水，搅拌10~30分钟，在45~55 MPa压力下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1400~1500℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。

本实施例所制备的致密镁橄榄石耐火原料，经检测：体积密度大于2.9g/cm³；气孔率小于10%。

实施例9

一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将80~85 wt%的滑石粉、13~19 wt%的轻烧氧化镁细粉、0.3~0.5 wt%的二氧化钛、0.4~1wt%的氮化硅和0.3~0.5 wt%的碳化硅混合，制得混合料；再外加所述混合料1~5 wt%的蔗糖，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3~6 wt%的水，搅拌10~30分钟，在45~55 MPa压力下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1550~1650℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。

本实施例所制备的致密镁橄榄石耐火原料，经检测：体积密度大于3g/cm³；气孔率小于9%。

本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：

1、原料来源广泛，生产成本低；

2、物料颗粒紧密接触，易于烧结，物相结合良好，有利于提高产物的物理化学性能。

3、用该方法制备的致密镁橄榄石耐火原料的体积密度大于2.9 g/cm³，气孔率小于10 %，高温性质稳定，特别适合于有色金属和钢铁冶炼、水泥和玻璃等高温设备用耐火材料的制备。

因此，本具体实施方式具有生产成本低和易于烧结的特点，所制备的致密镁橄榄石耐火原料体积密度大、气孔率低和高温性质稳定。

Claims

1.一种致密镁橄榄石耐火原料的制备方法，其特征在于先将69~85wt%的滑石粉、13~30 wt%的镁质原料细粉和0.2~2wt%的添加剂混合，制得混合料；再外加所述混合料1~10wt%的结合剂，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3~10wt%的水，搅拌10~30分钟，压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1350~1650℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。

2.根据权利要求1所述致密镁橄榄石耐火原料的制备方法，其特征在于所述滑石粉中的Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃的杂质含量小于1.2wt%，滑石粉的粒径小于0.045 mm。

3.根据权利要求1所述致密镁橄榄石耐火原料的制备方法，其特征在于所述镁质原料细粉为电熔镁砂细粉、烧结镁砂细粉和轻烧氧化镁细粉中的一种，镁质原料细粉中的Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃的杂质含量小于3 wt%，镁质原料细粉的粒径小于0.045 mm。

4.根据权利要求1所述致密镁橄榄石耐火原料的制备方法，其特征在于所述添加剂为碳化硅、氮化硅和二氧化钛中的一种以上，所述添加剂中的Fe₂O₃的含量小于1wt%，粒径小于0.045 mm。

5.根据权利要求1所述致密镁橄榄石耐火原料的制备方法，其特征在于所述压制的压力为45~55MPa。

6.根据权利要求1所述致密镁橄榄石耐火原料的制备方法，其特征在于所述结合剂为蔗糖、半乳糖、葡萄糖和工业糊精粉中的一种。

7.根据权利要求1~6项中任一项所述致密镁橄榄石耐火原料的制备方法制备的致密镁橄榄石耐火原料。