CN108706967A - 一种镁橄榄石砖及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种镁橄榄石砖及其生产工艺，所述镁橄榄石砖由以下重量份数的原料制成：粒度为3‑5mm的镁橄榄石12‑17份，粒度为1‑3mm的镁橄榄石27‑33份，粒度为0‑1mm的镁橄榄石7‑13份，粒度为200目的镁橄榄石37‑43份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒4‑6份，硅溶胶结合剂4‑6份，水5‑7份。经过混料、困料、成型、烘干、烧成步骤后，制成镁橄榄石砖。所述镁橄榄石砖通过采用轻烧镁砂粉粒，添加硅溶胶结合剂，调整原料的配比，提高了荷重软化温度，减小了体积密度，提高了蠕变温度，优化了抗渣化性，抗侵蚀性，避免使用过程热风炉易出现裂纹剥落现象。

Description

一种镁橄榄石砖及其生产工艺
技术领域
本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种镁橄榄石砖及其生产工艺。
背景技术
镁橄榄石颗粒属于正硅酸盐矿物，产于超基性岩构造带，常与铬铁矿共生。现在普遍使用的橄榄石MgO含量低于40％，不能直接运用到工业中，需要经过煅烧之后才能应用到冶金耐火材料中。因此部分镁橄榄石颗粒原料只能直接被用作制备抵挡镁钙磷肥的原料，资源利用率不高，在镁橄榄石颗粒的矿的开发利用过程中，约为30％的资源没有经济价值，不能得到充分的利用，只能废弃处理，不仅造成了资源浪费，而且对环境也造成了不利的影响。
镁橄榄石颗粒可用于制造耐火材料领域。目前我们常用的此类镁橄榄石颗粒砖产品，多用于热风炉，以镁橄榄石颗粒、重烧镁砂粉，经配料、混炼、机压成型，烧成等工序制成，其不足之处在于荷重软化开始温度低；传统工艺多使用重烧镁，该工艺制得的石砖体积密度大，烧制时间长和烧制耗能大；使用过程热风炉易出现裂纹剥落现象。
发明内容
本发明提供了一种镁橄榄石砖及其生产工艺，用以提高荷重软化温度，减小体积密度，提高蠕变温度，提高抗渣化性和抗侵蚀性；减少使用过程中产生裂纹易发生剥落损坏的问题。
为解决现有的技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种镁橄榄石砖,所述镁橄榄石砖由以下重量份数的原料制成：粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒12-17份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒27-33份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒7-13份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒37-43份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒4-6份，硅溶胶结合剂4-6份，水5-7份。
优选的，所述镁橄榄石砖由以下重量份数的原料制成：粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒13-16份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒28-32份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒8-12份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒38-42份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒5-6份，硅溶胶结合剂5-6份，水5-6份。
优选的，所述镁橄榄石砖由以下重量份数的原料制成：粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒15份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒30份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒10份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒40份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒5份，硅溶胶结合剂5份，水6份。
进一步地，所述镁橄榄石砖用于热风炉代替硅砖，荷重软化温度1650℃，体积密度2.2g/cm3，温度1500℃时蠕变率0.8％。体积密度小方便安装，不易脱落，运输成本低；荷重软化温度高和蠕变温度高可以提高热风炉的耐热性、抗渣化性、抗腐蚀性，在使用过程中不易产生裂纹，减小石砖剥落的可能性，延长热风炉使用寿命，提高其安全性。
本技术方案的工作原理和过程如下：
一种镁橄榄石砖生产工艺包括以下步骤：
(1)混料，先加入粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒后加入水搅拌15分钟，再加入粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒搅拌15分钟，得到混合料；
(2)困料，将步骤(1)得到的混合料静置120-240分钟；
(3)成型、烘干，将步骤(2)得到的混合料成型，然后进窑烧制，控制烘干温度180℃，时间12小时；
(4)烧成，烧制温度1600℃，烧制8小时，保温36小时后，即得所述镁橄榄石砖。
进一步地，所述成型步骤采用400吨压力成型机。400吨压力成型机，压制效率高，压制后成型效果好，质量好，延长镁橄榄石砖的使用寿命，减少企业的生产成本，进而提高了整个热风炉的安全可靠性。
所述困料的作用随坯料的性质不同而异，本发明中困料120-240分钟是为了使轻烧镁砂粒和硅溶胶结合剂分布得更加均匀些，充分发挥硅溶胶的可塑性能和结合性能，以改善坯料的成型性能。
本发明中运用轻烧镁砂粉粒替代传统的重烧镁砂烧粉粒，轻烧氧化镁亦称轻烧镁，将菱镁矿、水镁石和由海水或卤水中提取的氢氧化镁经800～1000℃左右煅烧使其分解排出CO2或H20，即得到轻烧镁粉。轻烧镁相较于重烧镁，轻烧镁的质地更疏松、化学活性更大，所以烧制温度更低，节约工艺成本；烧制时间更少，节省时间成本；最终制成的镁橄榄石砖体积密度小，适宜热风炉的壁体使用，也节省运输制造成本。
现有技术中也有少数利用轻烧镁砂粉粒和镁橄榄石颗粒制成的工艺，通常组分复杂，添加剂多，工艺复杂；同时大粒度镁橄榄石颗粒会占主要部分，以保证颗粒紧密度，进而有更好的抗热震性，但是会出现颗粒结合疏松等问题，但是本发明中创造性的发现，加入硅溶胶结合剂，同时改变组分含量，以中等颗粒的镁橄榄石颗粒为主，既保证镁橄榄石颗粒砖的颗粒紧密度，进而提高了荷重软化温度，也避免了颗粒结合疏松问题。
轻烧镁质地疏松、化学活性大，一般情况轻烧镁砂粉粒的含量增加，镁橄榄石颗粒的体积密度降低；但是实验数据得出，通过添加硅溶胶结合剂代替部分轻烧镁砂粉粒，不但不影响轻烧镁的化学活性，同时保持所述镁橄榄石砖体积密度较小；硅溶胶结合剂可以进一步提高颗粒紧密度，还提高了荷重软化温度，蠕变温度；所述镁橄榄石砖在使用过程中减小了产生裂纹进而剥落的可能性，提高热风炉的安全可靠性。同时，所述镁橄榄石砖相较于硅砖，体积密度小且荷重软化温度、蠕变温度、抗渣化和抗腐蚀性有明显的提升，完全可以代替硅砖运用于热风炉。
综上所述，本发明相较于现有技术的有益效果是：
(1)本发明的镁橄榄石砖，原料是镁橄榄石颗粒、轻烧镁砂粉粒、硅溶胶结合剂、水。通过采用轻烧镁砂粉粒，添加硅溶胶结合剂，调整原料的配比，实现不能预料的效果，提高了荷重软化温度，减小了体积密度，提高了蠕变温度，优化了抗渣化性，抗侵蚀性；
(2)本发明中轻烧镁砂粉粒含量较少，可以节约原料成本；而且该发明原料易得、配方合理、成本低廉；进一步地，轻烧镁砂粉粒代替重烧镁砂粉粒，可以节约生产时间，降低生产成本；降低烧制温度，节约生产所需热能，进而减少制造成本；
(3)本发明中步骤(2)的困料时间为120-240分钟，适当延长困料时间有利于混合料互相结合地更均匀些，充分发挥硅溶胶的可塑性能和结合性能，以改善坯料的成型性能，进而提高荷重软化温度、蠕变温度；降低镁橄榄石颗粒砖的体积密度；优化抗渣化、抗侵蚀性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例所述的一种镁橄榄石砖,所述镁橄榄石砖由以下重量份数的原料制成：粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒12份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒27份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒13份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒43份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒6份，硅溶胶结合剂6份，水7份。
上述的一种镁橄榄石砖包括以下步骤：
(1)混料，根据配方量先加入由12份粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒，27份粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒，13份粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒和43份粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒，再加入7份水搅拌15分钟，再加入6份粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒搅拌15分钟，再加入6份硅溶胶结合剂搅拌15分钟，得到混合料；
(2)困料，将步骤(1)得到的混合料静置120分钟；
(3)成型、烘干，采用400吨压力成型机将步骤(2)得到的混合料成型，然后进窑烧制，控制烘干温度180℃，时间12小时；
(4)烧成，烧制温度1600℃，烧制8小时，保温36小时后，即得所述镁橄榄石砖。
本实施例所述的一种镁橄榄石砖，在多次的实验过程中，测得该镁橄榄石砖的物理性能如下：荷重软化温度1650℃，体积密度2.2g/cm3，蠕变率(1500℃×50h)0.8％。所述镁橄榄石砖相较于硅砖，体积密度小且荷重软化温度、蠕变温度、抗渣化和抗腐蚀性有明显的提升，完全可以代替硅砖运用于热风炉。
实施例2
本实施例所述的一种镁橄榄石砖，所述原料的配比为粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒17份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒33份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒7份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒37份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒4份，硅溶胶结合剂4份，水5份。
上述的一种镁橄榄石砖包括以下步骤：
(1)混料，根据配方量先加入由17份粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒，33份粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒，7份粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒和37份粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒，再加入5份水搅拌15分钟，再加入4份粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒搅拌15分钟，再加入4份硅溶胶结合剂搅拌15分钟，得到混合料；
(2)困料，将步骤(1)得到的混合料静置240分钟；
(3)成型、烘干，采用400吨压力成型机将步骤(2)得到的混合料成型，然后进窑烧制，控制烘干温度180℃，时间12小时；
(4)烧成，烧制温度1600℃，烧制8小时，保温36小时后，即得所述镁橄榄石砖。
本实施例所述的一种镁橄榄石砖，在多次的实验过程中，测得该镁橄榄石砖的物理性能如下：荷重软化温度1650℃，体积密度2.2g/cm3，蠕变率(1500℃×50h)0.8％。所述镁橄榄石砖相较于硅砖，体积密度小且荷重软化温度、蠕变温度、抗渣化和抗腐蚀性有明显的提升，完全可以代替硅砖运用于热风炉。
实施例3
本实施例所述的一种镁橄榄石砖，所述原料的配比为粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒13份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒32份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒7份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒42份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒5份，硅溶胶结合剂6份，水6份。
上述的一种镁橄榄石砖包括以下步骤：
(1)混料，根据配方量先加入由13份粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒，32份粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒，7份粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒和42份粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒，再加入6份水搅拌15分钟，再加入5份粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒搅拌15分钟，再加入6份硅溶胶结合剂搅拌15分钟，得到混合料；
(2)困料，将步骤(1)得到的混合料静置180分钟；
(3)成型、烘干，采用400吨压力成型机将步骤(2)得到的混合料成型，然后进窑烧制，控制烘干温度180℃，时间12小时；
(4)烧成，烧制温度1600℃，烧制8小时，保温36小时后，即得所述镁橄榄石砖。
本实施例所述的一种镁橄榄石砖，在多次的实验过程中，测得该镁橄榄石砖的物理性能如下：荷重软化温度1650℃，体积密度2.2g/cm3，蠕变率(1500℃×50h)0.8％。所述镁橄榄石砖相较于硅砖，体积密度小且荷重软化温度、蠕变温度、抗渣化和抗腐蚀性有明显的提升，完全可以代替硅砖运用于热风炉。
实施例4
本实施例所述的一种镁橄榄石砖，所述原料的配比为粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒16份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒28份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒12份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒38份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒6份，硅溶胶结合剂5份，水5份。
上述的一种镁橄榄石砖包括以下步骤：
(1)混料，根据配方量先加入由16份粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒，28份粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒，12份粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒和38份粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒，再加入5份水搅拌15分钟，再加入6份粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒搅拌15分钟，再加入5份硅溶胶结合剂搅拌15分钟，得到混合料；
(2)困料，将步骤(1)得到的混合料静置200分钟；
(3)成型、烘干，采用400吨压力成型机将步骤(2)得到的混合料成型，然后进窑烧制，控制烘干温度180℃，时间12小时；
(4)烧成，烧制温度1600℃，烧制8小时，保温36小时后，即得所述镁橄榄石砖。
本实施例所述的一种镁橄榄石砖，在多次的实验过程中，测得该镁橄榄石砖的物理性能如下：荷重软化温度1650℃，体积密度2.2g/cm3，蠕变率(1500℃×50h)0.8％。所述镁橄榄石砖相较于硅砖，体积密度小且荷重软化温度、蠕变温度、抗渣化和抗腐蚀性有明显的提升，完全可以代替硅砖运用于热风炉。
实施例5
本实施例所述的一种镁橄榄石砖，所述原料的配比为粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒15份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒30份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒10份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒40份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒5份，硅溶胶结合剂5份，水6份。
上述的一种镁橄榄石砖包括以下步骤：
(1)混料，根据配方量先加入由15份粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒，30份粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒，10份粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒和40份粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒，再加入6份水搅拌15分钟，再加入5份粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒搅拌15分钟，再加入5份硅溶胶结合剂搅拌15分钟，得到混合料；
(2)困料，将步骤(1)得到的混合料静置180分钟；
(3)成型、烘干，采用400吨压力成型机将步骤(2)得到的混合料成型，然后进窑烧制，控制烘干温度180℃，时间12小时；
(4)烧成，烧制温度1600℃，烧制8小时，保温36小时后，即得所述镁橄榄石砖。
本实施例所述的一种镁橄榄石砖，在多次的实验过程中，测得该镁橄榄石砖的物理性能如下：荷重软化温度1650℃，体积密度2.2g/cm3，蠕变率(1500℃×50h)0.8％。所述镁橄榄石砖相较于硅砖，体积密度小且荷重软化温度、蠕变温度、抗渣化和抗腐蚀性有明显的提升，完全可以代替硅砖运用于热风炉。
对比例1
对比上述实施例5所述的一种镁橄榄石砖，本对比例中的所述原料的配比为粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒15份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒30份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒10份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒40份，粒度为0.088mm的重烧镁砂粉粒5份，硅溶胶结合剂5份，水6份。
上述对比例的一种镁橄榄石砖包括以下步骤：
(1)混料，根据配方量先加入由15份粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒，30份粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒，10份粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒和40份粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒，再加入6份水搅拌15分钟，再加入5份粒度为0.088mm的重烧镁砂粉粒搅拌15分钟，再加入5份硅溶胶结合剂搅拌15分钟，得到混合料；
(2)困料，将步骤(1)得到的混合料静置180分钟；
(3)成型、烘干，采用400吨压力成型机将步骤(2)得到的混合料成型，然后进窑烧制，控制烘干温度180℃，时间12小时；
(4)烧成，烧制温度2000℃，烧制10小时，保温36小时后，即得所述镁橄榄石砖。
本对比例所述的一种镁橄榄石砖，在多次的实验过程中，测得该镁橄榄石砖的物理性能如下：荷重软化温度1550℃，体积密度2.4g/cm3，蠕变率(1500℃×50h)0.9％。
通过对比，组分含有重烧镁的镁橄榄石砖相较于组分含有轻烧镁的镁橄榄石砖，烧制温度高，烧制时间长，并且荷重软化温度低，体积密度高，蠕变温度低。所以，添加轻烧镁替代重烧镁更节省制造时间成本，减少制造过程的耗能，更有利于企业经济效益。
对比例2
对比上述实施例5所述的一种镁橄榄石砖，所述原料的配比为粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒30份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒20份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒10份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒20份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒5份，水6份。
上述的一种镁橄榄石砖包括以下步骤：
(1)混料，根据配方量先加入由30份粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒，20份粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒，10份粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒和20份粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒，再加入6份水搅拌15分钟，再加入5份粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒搅拌15分钟，得到混合料；
(2)困料，将步骤(1)得到的混合料静置180分钟；
(3)成型、烘干，采用400吨压力成型机将步骤(2)得到的混合料成型，然后进窑烧制，控制烘干温度180℃，时间12小时；
(4)烧成，烧制温度1600℃，烧制8小时，保温36小时后，即得所述镁橄榄石砖。
本对比例所述的一种镁橄榄石砖，在多次的实验过程中，测得该镁橄榄石砖的物理性能如下：荷重软化温度1550℃，蠕变率(1500℃×50h)0.9％。
通过对比，上述原料中粒度最大的镁橄榄石颗粒的含量最多，其他粒度的镁橄榄石砖次之，没有添加硅溶胶结合剂，该配方制得的镁橄榄石砖的荷重软化温度和蠕变温度有明显的下降，所以调整不同粒度的镁橄榄石颗粒的配比，以及添加硅溶胶结合剂，可以让镁橄榄石砖的物理性能有明显的提高。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种镁橄榄石砖,其特征在于：所述镁橄榄石砖由以下重量份数的原料制成：粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒12-17份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒27-33份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒7-13份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒37-43份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒4-6份，硅溶胶结合剂4-6份，水5-7份。
2.根据权利要求1所述的一种镁橄榄石砖，其特征在于：所述镁橄榄石砖由以下重量份数的原料制成：粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒13-16份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒28-32份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒8-12份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒38-42份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒5-6份，硅溶胶结合剂5-6份，水5-6份。
3.根据权利要求2所述的一种镁橄榄石砖，其特征在于：所述镁橄榄石砖由以下重量份数的原料制成：粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒15份，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒30份，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒10份，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒40份，粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒5份，硅溶胶结合剂5份，水6份。
4.根据权利要求1所述的一种镁橄榄石砖，其特征在于：所述镁橄榄石砖用于热风炉代替硅砖，荷重软化温度1650℃，体积密度2.2g/cm3，温度1500℃时蠕变率0.8％。
5.一种权利要求1～4任一项所述的镁橄榄石砖的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混料，先加入粒度为3-5mm的镁橄榄石颗粒，粒度为1-3mm的镁橄榄石颗粒，粒度为0-1mm的镁橄榄石颗粒，粒度为0.088mm的镁橄榄石颗粒后加入水搅拌15分钟，再加入粒度为0.088mm的轻烧镁砂粉粒搅拌15分钟，再加入硅溶胶结合剂搅拌15分钟，得到混合料；
(2)困料，将步骤(1)得到的混合料静置120-240分钟；
(3)成型、烘干，将步骤(2)得到的混合料成型，然后进窑烧制，控制烘干温度180℃，时间12小时；
(4)烧成，烧制温度1600℃，烧制8小时，保温36小时后，即得所述镁橄榄石砖。
6.根据权利要求5所述的一种镁橄榄石砖的生产工艺，其特征在于：所述成型步骤采用400吨压力成型机。
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