CN103274705B

CN103274705B - 一种泡沫法制备高强度烧成镁橄榄石轻质材料的方法

Info

Publication number: CN103274705B
Application number: CN201310162280.1A
Authority: CN
Inventors: 邓承继; 祝洪喜; 汪盛明; 易成雄; 张小东
Original assignee: YICHANG KEBO REFRACTORY MATERIAL CO Ltd
Current assignee: HUBEI HONGHUA HIGH TEMPERATURE MATERIAL Co.,Ltd.
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2033-05-06
Also published as: CN103274705A

Abstract

本发明涉及一种泡沫法制备高强度烧成镁橄榄石轻质材料的方法。其制备方法为将镁橄榄石原矿粉、轻烧氧化镁粉和六水氯化镁混合与水搅拌均匀，加入发泡剂，充分搅拌后在模具内浇注成型；经过24小时的自然养护、脱模，再在60～110℃条件下干燥12~36小时，在1200～1400℃条件下煅烧2～6小时，自然冷却后制得高强度烧成镁橄榄石轻质材料，其烧成镁橄榄石轻质材料积密度在0.6~1.5克/厘米³，不仅性能优良，且使用温度高，使用寿命长，适于各种温度在1200℃以下的工业热工设备。

Description

一种泡沫法制备高强度烧成镁橄榄石轻质材料的方法

技术领域

本发明属于耐火保温材料技术领域。尤其涉及一种泡沫法制备高强度烧成镁橄榄石轻质材料的方法。

背景技术

现代工业生产火力发电厂、核电站和钢铁厂以及石油、化工、建材等工厂的工业窑炉的外壁散热一般占窑炉总热损失的5-30%左右，全国每年通过工业热工窑炉炉壁散热向大气环境排放废热折合在1亿吨标准煤以上，不仅大量消耗能源，而且也是造成城市热岛效应的主要元凶之一。对于这样的散热形成的热污染的主要防治办法是加强保温、隔热措施，使用好的保温隔热材料。

现有用于工业热工窑炉设备的轻质保温隔热材料，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，存在其强度低的问题，影响了保温材料的推广使用和实际保温效果。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窑炉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由于材料的高强度和高气孔率之间矛盾难以获得强度高、保温性能好的镁橄榄石轻质材料；同时没有直接利用我国丰富的镁橄榄石矿物资源。因而成本较高，工业化程度不高，其使用也受到影响。

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强度烧成镁橄榄石轻质材料的制备方法。用该方法制备的高强度烧成镁橄榄石轻质材料利用低温下镁水泥结合性能，高温下利用烧结产生的陶瓷结合，有效地解决轻质保温材料的强度和材料气孔率之间的矛盾，制备的材料强度高、气孔率高、体积密度低、保温性能好，使用寿命长。

为实现上述任务，本发明所采用的技术方案是：先将橄榄石原矿粉、轻烧氧化镁粉、六水氯化镁混合，加入水搅拌均匀，再外加上述混合物总体积的20～50 vol%的发泡剂，搅拌5～10分钟，直接在模具内浇注成型；经过24小时的自然养护、脱模，再在60～110℃条件下干燥12~36小时，在1200～1400℃条件下，空气中煅烧2～6小时后，自然冷却，制得高强度烧成镁橄榄石轻质材料。

其中：镁橄榄石原矿粉的氧化镁含量≥ 35 wt%，粒径≤0.1 mm；轻烧氧化镁粉是菱镁矿经过800~900℃轻烧处理，其氧化镁含量≥ 85 wt%，粒径≤0.1 mm；六水氯化镁的氯化镁(MgCl₂)的≥42 wt%，粒径≤0.1 mm；发泡剂为水泥用生物蛋白质或植物蛋白质在十二烷基苯磺酸钠中水解后经搅拌成泡沫制得。

本发明的优点在于：采用的镁橄榄石原矿粉、轻烧氧化镁粉和六水氯化镁来源广泛，成本低，中低温下六水氯化镁和水作用，以镁水泥的作用方式提供材料的强度，同时能够有效地保证发泡剂产生的微小气孔在材料内部不发生消泡保证材料的低体积密度；高温烧结过程中氧化镁和镁橄榄石反应烧结，形成富镁镁橄榄石物陶瓷结合相，结合良好，材料的强度高，压强度到10MPa以上；同时烧成后形成的结合能够保持微小气孔不变化，制备材料的导热系数低，热阻高，所制备的轻质材料使用寿命长。

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。用该方法制备的高强度烧成镁橄榄石轻质材料积密度在0.6~1.5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1200℃以下的工业热工设备，可有效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。

镁橄榄石原矿粉的氧化镁含量≥ 35 wt%，粒径≤0.1 mm；轻烧氧化镁粉是菱镁矿经过800~900℃轻烧处理，其氧化镁含量≥ 85 wt%，粒径≤0.1 mm；六水氯化镁的氯化镁(MgCl₂)的≥42 wt%，粒径≤0.1 mm；发泡剂为水泥用生物蛋白质或植物蛋白质在十二烷基苯磺酸钠中水解后经搅拌成泡沫制得。

实施例1

一种泡沫法制备高强度烧成镁橄榄石轻质材料的方法，先将62kg的镁橄榄石原矿粉、23kg的轻烧氧化镁粉和10kg的六水氯化镁混合，投入17kg的水，搅拌均匀后，再加上20L的水泥用发泡剂，继续搅拌5～10分钟，直接在模具内浇注成型；经过24小时的自然养护、脱模，再在80℃条件下干燥24小时，在1350℃条件下煅烧2.5小时，自然冷却后即制得高强度烧成镁橄榄石轻质材料，耐压强度为13MPa，体积密度为1.5g/cm³。该轻质材料可以用于温度在1200℃以下的加热炉、锅炉、退火炉或者热处理炉。

实施例2

一种泡沫法制备高强度烧成镁橄榄石轻质材料的方法，除发泡剂为植物蛋白质生物蛋白质或者植物蛋白质在十二烷基苯磺酸钠中水解后获得发泡剂外，其余同实施例1。制得的高强度烧成镁橄榄石轻质材料，耐压强度为12.5MPa，体积密度为1.4g/cm³。该轻质材料可以用于温度在1100℃以下的加热炉、锅炉、退火炉或者热处理炉。

实施例3

一种泡沫法制备高强度烧成镁橄榄石轻质材料的方法，先将68kg的镁橄榄石原矿粉、15kg的轻烧氧化镁粉和12kg的六水氯化镁混合，投入15kg的水，搅拌均匀后，再加上33L的发泡剂，继续搅拌5～10分钟，直接在模具内浇注成型；经过24小时的自然养护、脱模，再在100℃条件下干燥30小时，在1300℃条件下的空气中烧3小时，自然冷却后即制得高强度烧成镁橄榄石轻质材料，耐压强度为11MPa，体积密度为1.0g/cm³。该轻质材料可以用于温度在1000℃以下的退火炉或者热处理炉。

实施例4

一种泡沫法制备高强度烧成镁橄榄石轻质材料的方法，先将80kg的镁橄榄石原矿粉、25kg的轻烧氧化镁粉和15kg的六水氯化镁混合，投入20kg的水，搅拌均匀后，再加上50L的发泡剂，继续搅拌5～10分钟，直接在模具内浇注成型；经过24小时的自然养护、脱模，再在110℃条件下干燥36小时，在1300℃条件下的空气中烧4小时，自然冷却后即制得高强度烧成镁橄榄石轻质材料，耐压强度为10.4MPa，体积密度为0.6g/cm³。该轻质材料可以用于温度在800℃以下的退火炉或者热处理炉。

实施例5

一种泡沫法制备高强度烧成镁橄榄石轻质材料的方法，先将75kg的镁橄榄石原矿粉、13kg的轻烧氧化镁粉和9kg的六水氯化镁混合，投入15kg的水，搅拌均匀后，再加上45L的发泡剂，继续搅拌5～10分钟，直接在模具内浇注成型；经过24小时的自然养护、脱模，再在90℃条件下干燥24小时，在1250℃条件下的空气中烧6小时，自然冷却后即制得高强度烧成镁橄榄石轻质材料，耐压强度为10.8MPa，体积密度为0.9g/cm³。该轻质材料可以用于温度在900℃以下的退火炉或者热处理炉。

Claims

1.一种泡沫法制备高强度烧成镁橄榄石轻质材料的方法，其特征在于，投料按质量份计，将60～80 份的镁橄榄石原矿粉、10～25 份的轻烧氧化镁粉和5～15 份的六水氯化镁混合，10～20 份的水搅拌均匀，另外，再加入上述混合物总体积的20～50 vol%的发泡剂，搅拌5～10分钟，直接在模具内浇注成型；经过24小时的自然养护、脱模，再在60～110℃条件下干燥12~36小时，在1200～1400℃条件下煅烧2～6小时，自然冷却后制得高强度烧成镁橄榄石轻质材料，镁橄榄石原矿粉的氧化镁含量≥ 35 wt%，粒径≤0.1 mm，六水氯化镁中氯化镁含量的≥42 wt%，粒径≤0.1 mm，发泡剂为水泥用生物蛋白质或植物蛋白质在十二烷基苯磺酸钠中水解后经搅拌成泡沫制得。

2.根据权利要求1所述的泡沫法制备高强度烧成镁橄榄石轻质材料的方法，其特征在于所述的轻烧氧化镁粉是菱镁矿经过800~900℃轻烧处理，其氧化镁含量≥ 85 wt%，粒径≤0.1 mm。