CN109336626B - 以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料及其制备方法。其技术方案是：将镁橄榄石细粉、镁砂细粉、轻烧镁粉、石英砂细粉、硅微粉、氮化硅铁、柠檬酸镁和热固性酚醛树脂混匀，成型，于中性气氛和900～1200℃热处理3～5小时，经破碎、球磨和筛分，得到粒度小于0.088mm的球磨料和粒度为0.088～0.25mm的颗粒料。再将所述硅微粉、所述氮化硅铁、所述柠檬酸、单质硅粉、所述镁橄榄石细粉、羟乙基纤维素和水混合均匀，球磨，得到料浆。然后将镁橄榄石颗粒、镁砂颗粒、所述颗粒料、所述球磨料、所述料浆、聚乙烯醇纤维和减水剂混合均匀，即得以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料。本发明所制制品强度高和抗渣侵蚀性能优异。

Description

以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料及其制备方法
技术领域
本发明属于镁质浇注料技术领域。具体涉及一种以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料及其制备方法。
背景技术
镁质浇注料以其耐火度高、荷重软化温度高和净化钢水等优点，在高温工业窑炉中得到广泛应用。但由于热膨胀系数较大，导致镁质浇注料开裂和抗剥落性差，降低了使用寿命；镁质浇注料在烘烤过程中的开裂，会导致炉衬或预制件开裂甚至报废，进而影响设备的运行安全，造成资源浪费。镁橄榄石属于碱性耐火材料，具有耐高温、抗侵蚀性强和化学稳定性好等优点，在铸造、冶金、隔热、建材等领域得到广泛应用。
目前，制备镁质浇注料主要采取的方法有：⑴对镁砂、镁橄榄石等原料进行预处理；⑵引入添加剂，调节浇注料流动性和颗粒结合；⑶调整原料种类和粒度等。这些方法在改善镁质浇注料的抗水化性、流动性和生产效率等方面虽发挥了重要作用，但在镁质浇注料的强度、抗渣侵蚀性等方面仍然存在不足。
发明内容
本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，目的是提供一种原料来源广泛和生产成本低的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料的制备方法，用该方法制备的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料强度高和抗渣侵蚀性能优异。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
第一步、将30～50wt％的镁橄榄石细粉、10～20wt％的镁砂细粉、1～10wt％的轻烧镁粉、1～10wt％的石英砂细粉、1～10wt％的硅微粉、1～5wt％的氮化硅铁、1～5wt％的柠檬酸镁和10～15wt％的热固性酚醛树脂混合均匀，在80～110MPa条件下压制成型，然后于中性气氛和900～1200℃条件下热处理3～5小时，再经破碎、球磨和筛分，得到粒度小于0.088mm的球磨料和粒度为0.088～0.25mm的颗粒料。
第二步、将1～10wt％的所述硅微粉、1～5wt％的所述氮化硅铁、0.1～1wt％的柠檬酸、1～5wt％的单质硅粉、10～30wt％的所述镁橄榄石细粉、0.1～1wt％的羟乙基纤维素和50～70wt％的水混合均匀，球磨，得到料浆。
第三步、将30～50wt％的镁橄榄石颗粒、10～30wt％的镁砂颗粒、10～20wt％的所述颗粒料、10～30wt％的所述球磨料、10～20wt％的所述料浆、0.05～0.1wt％的聚乙烯醇纤维和0.3～0.7wt％的减水剂混合均匀，制得以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料。
所述镁橄榄石细粉中MgO的含量为45～50wt％，镁橄榄石细粉的粒度小于0.088mm；
所述镁橄榄石颗粒中MgO的含量为45～50wt％，镁橄榄石颗粒的粒度为0.088～3mm。
所述镁砂细粉中MgO的含量大于90wt％，镁砂细粉的粒度小于0.088mm；
所述镁砂颗粒中MgO的含量大于90wt％，镁砂颗粒的粒度为0.088～5mm。
所述轻烧镁粉中MgO的含量大于85wt％，轻烧镁粉的粒度小于0.088mm。
所述氮化硅铁中Fe的含量为10～15wt％，氮化硅铁的粒度小于0.088mm。
所述热固性酚醛树脂的室温粘度小于10000厘泊，热固性酚醛树脂的水分含量小于15wt％。
所述石英砂中SiO2的含量大于98wt％，石英砂细粉的粒度小于0.088mm。
所述硅微粉中SiO2的含量大于94wt％，硅微粉的粒度小于5μm。
所述柠檬酸镁的纯度大于99wt％。
所述中性气氛为氮气气氛或为氩气气氛。
所述柠檬酸的含水量小于5wt％。
所述单质硅粉中Si的含量大于99wt％。
所述羟乙基纤维素中的灰分小于5wt％。
所述减水剂为三聚磷酸钠或为六偏磷酸钠。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
⑴本发明所采用的原料来源广泛，生产成本低。
⑵本发明在制备过程中采取分步控制，如球磨料、颗粒料及料浆的分步预先制备，使有效成分均匀分布于材料结构中，制得了特定结构和物相组成的预制球磨料和颗粒料；本发明将不同种类的颗粒和粉料进行严格的级配控制，使所制备的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料具有强度高的特点。
⑶本发明通过严格控制的颗粒级配，有效调控了产品的孔径结构；预制的球磨料和颗粒料所具有的独特结构与物相特点，使其在抗渣性方面也具有极强的优势。故所制备的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料具有抗渣侵蚀性能优异的特点。
本发明制备的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料经检测：110℃烘干后，体积密度大于2.6g/cm3，显气孔率为12～17％，抗折强度大于7MPa；1500℃烧后抗折强度大于8MPa；所制备的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料抗渣侵蚀性能和渗透性能优良。
因此，本发明原料来源广泛和生产成本低，所制备的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料具有强度高和抗渣侵蚀性能优异的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，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所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述镁橄榄石细粉中MgO的含量为45～50wt％，镁橄榄石细粉的粒度小于0.088mm。
所述镁橄榄石颗粒中MgO的含量为45～50wt％，镁橄榄石颗粒的粒度为0.088～3mm。
所述镁砂细粉中MgO的含量大于90wt％，镁砂细粉的粒度小于0.088mm。
所述镁砂颗粒中MgO的含量大于90wt％，镁砂颗粒的粒度为0.088～5mm。
所述轻烧镁粉中MgO的含量大于85wt％，轻烧镁粉的粒度小于0.088mm。
所述氮化硅铁中Fe的含量为10～15wt％，氮化硅铁的粒度小于0.088mm。
所述热固性酚醛树脂的室温粘度小于10000厘泊，热固性酚醛树脂的水分含量小于15wt％。
所述石英砂中SiO2的含量大于98wt％，石英砂细粉的粒度小于0.088mm。
所述硅微粉中SiO2的含量大于94wt％，硅微粉的粒度小于5μm。
所述柠檬酸镁的纯度大于99wt％。
所述柠檬酸的含水量小于5wt％。
所述单质硅粉中Si的含量大于99wt％。
所述羟乙基纤维素中的灰分小于5wt％。
实施例1
一种以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、将35～45wt％的镁橄榄石细粉、10～15wt％的镁砂细粉、5～10wt％的轻烧镁粉、5～10wt％的石英砂细粉、1～5wt％的硅微粉、1～5wt％的氮化硅铁、1～5wt％的柠檬酸镁和10～15wt％的热固性酚醛树脂混合均匀，在90～110MPa条件下压制成型，然后于中性气氛和1000～1200℃条件下热处理3～5小时，再经破碎、球磨和筛分，得到粒度小于0.088mm的球磨料和粒度为0.088～0.25mm的颗粒料。
第二步、将1～5wt％的所述硅微粉、1～5wt％的所述氮化硅铁、0.1～0.5wt％的柠檬酸、1～5wt％的单质硅粉、20～30wt％的所述镁橄榄石细粉、0.5～1wt％的羟乙基纤维素和60～70wt％的水混合均匀，球磨，得到料浆。
第三步、将30～40wt％的镁橄榄石颗粒、20～30wt％的镁砂颗粒、10～15wt％的所述颗粒料、10～20wt％的所述球磨料、10～15wt％的所述料浆、0.05～0.1wt％的聚乙烯醇纤维和0.3～0.7wt％的减水剂混合均匀，制得以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料。
本实施例中：所述中性气氛为氮气气氛；所述减水剂为三聚磷酸钠。
实施例2
一种以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、将30～40wt％的镁橄榄石细粉、15～20wt％的镁砂细粉、5～10wt％的轻烧镁粉、1～5wt％的石英砂细粉、5～10wt％的硅微粉、1～5wt％的氮化硅铁、1～5wt％的柠檬酸镁和10～15wt％的热固性酚醛树脂混合均匀，在80～100MPa条件下压制成型，然后于中性气氛和900～1100℃条件下热处理3～5小时，再经破碎、球磨和筛分，得到粒度小于0.088mm的球磨料和粒度为0.088～0.25mm的颗粒料。
第二步、将5～10wt％的所述硅微粉、1～5wt％的所述氮化硅铁、0.5～1wt％的柠檬酸、1～5wt％的单质硅粉、10～20wt％的所述镁橄榄石细粉、0.1～0.5wt％的羟乙基纤维素和60～70wt％的水混合均匀，球磨，得到料浆。
第三步、将40～50wt％的镁橄榄石颗粒、10～20wt％的镁砂颗粒、10～15wt％的所述颗粒料、15～25wt％的所述球磨料、10～15wt％的所述料浆、0.05～0.1wt％的聚乙烯醇纤维和0.3～0.7wt％的减水剂混合均匀，制得以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料。
本实施例中：所述中性气氛为氩气气氛；所述减水剂为六偏磷酸钠。
实施例3
一种以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、将40～50wt％的镁橄榄石细粉、10～15wt％的镁砂细粉、1～5wt％的轻烧镁粉、5～10wt％的石英砂细粉、1～5wt％的硅微粉、1～5wt％的氮化硅铁、1～5wt％的柠檬酸镁和10～15wt％的热固性酚醛树脂混合均匀，在90～110MPa条件下压制成型，然后于中性气氛和1000～1200℃条件下热处理3～5小时，再经破碎、球磨和筛分，得到粒度小于0.088mm的球磨料和粒度为0.088～0.25mm的颗粒料。
第二步、将5～10wt％的所述硅微粉、1～5wt％的所述氮化硅铁、0.3～0.6wt％的柠檬酸、1～5wt％的单质硅粉、20～30wt％的所述镁橄榄石细粉、0.2～0.6wt％的羟乙基纤维素和50～60wt％的水混合均匀，球磨，得到料浆。
第三步、将35～44wt％的镁橄榄石颗粒、20～29wt％的镁砂颗粒、15～20wt％的所述颗粒料、10～19wt％的所述球磨料、10～15wt％的所述料浆、0.05～0.1wt％的聚乙烯醇纤维和0.3～0.7wt％的减水剂混合均匀，制得以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料。
本实施例中：所述中性气氛为氮气气氛；所述减水剂为三聚磷酸钠。
实施例4
一种以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
第一步、将35～45wt％的镁橄榄石细粉、15～20wt％的镁砂细粉、5～10wt％的轻烧镁粉、1～5wt％的石英砂细粉、5～10wt％的硅微粉、1～5wt％的氮化硅铁、1～5wt％的柠檬酸镁和10～15wt％的热固性酚醛树脂混合均匀，在80～100MPa条件下压制成型，然后于中性气氛和900～1100℃条件下热处理3～5小时，再经破碎、球磨和筛分，得到粒度小于0.088mm的球磨料和粒度为0.088～0.25mm的颗粒料。
第二步、将1～5wt％的所述硅微粉、1～5wt％的所述氮化硅铁、0.5～1wt％的柠檬酸、1～5wt％的单质硅粉、15～25wt％的所述镁橄榄石细粉、0.5～1wt％的羟乙基纤维素和60～70wt％的水混合均匀，球磨，得到料浆。
第三步、将30～40wt％的镁橄榄石颗粒、10～20wt％的镁砂颗粒、10～15wt％的所述颗粒料、20～30wt％的所述球磨料、15～20wt％的所述料浆、0.05～0.1wt％的聚乙烯醇纤维和0.3～0.7wt％的减水剂混合均匀，制得以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料。
本实施例中：所述中性气氛为氩气气氛；所述减水剂为六偏磷酸钠。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
⑴本具体实施方式所采用的原料来源广泛，生产成本低。
⑵本具体实施方式在制备过程中采取分步控制，如球磨料、颗粒料及料浆的分步预先制备，使有效成分均匀分布于材料结构中，制得了特定结构和物相组成的预制球磨料和颗粒料；本具体实施方式将不同种类的颗粒和粉料进行严格的级配控制，使所制备的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料具有强度高的特点。
⑶本具体实施方式通过严格控制的颗粒级配，有效调控了产品的孔径结构；预制的球磨料和颗粒料所具有的独特结构与物相特点，使其在抗渣性方面也具有极强的优势。故所制备的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料具有抗渣侵蚀性能优异的特点。
本具体实施方式制备的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料经检测：110℃烘干后，体积密度大于2.6g/cm3，显气孔率为12～17％，抗折强度大于7MPa；1500℃烧后抗折强度大于8MPa；所制备的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料抗渣侵蚀性能和渗透性能优良。
因此，本具体实施方式原料来源广泛和生产成本低，所制备的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料具有强度高和抗渣侵蚀性能优异的特点。

Claims (10)

1.一种以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：
第一步、将30~50wt%的镁橄榄石细粉、10~20wt%的镁砂细粉、1~10wt%的轻烧镁粉、1~10wt%的石英砂细粉、1~10wt%的硅微粉、1~5wt%的氮化硅铁、1~5wt%的柠檬酸镁和10~15wt%的热固性酚醛树脂混合均匀，在80~110MPa条件下压制成型，然后于中性气氛和900~1200℃条件下热处理3~5小时，再经破碎、球磨和筛分，得到粒度小于0.088mm的球磨料和粒度为0.088~0.25mm的颗粒料；
第二步、将1~10wt%的硅微粉、1~5wt%的氮化硅铁、0.1~1wt%的柠檬酸、1~5wt%的单质硅粉、10~30wt%的镁橄榄石细粉、0.1~1wt%的羟乙基纤维素和50~70wt%的水混合均匀，球磨，得到料浆；
第三步、将30~50wt%的镁橄榄石颗粒、10~30wt%的镁砂颗粒、10~20wt%的所述颗粒料、10~30wt%的所述球磨料、10~20wt%的所述料浆、0.05~0.1wt%的聚乙烯醇纤维和0.3~0.7wt%的减水剂混合均匀，制得以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料；
所述镁橄榄石细粉中MgO的含量为45~50wt%，镁橄榄石细粉的粒度小于0.088mm；
所述镁橄榄石颗粒中MgO的含量为45~50wt%，镁橄榄石颗粒的粒度为0.088~3mm；
所述镁砂细粉中MgO的含量大于90wt%，镁砂细粉的粒度小于0.088mm；
所述镁砂颗粒中MgO的含量大于90wt%，镁砂颗粒的粒度为0.088~5mm；
所述轻烧镁粉中MgO的含量大于85wt%，轻烧镁粉的粒度小于0.088mm；
所述氮化硅铁中Fe的含量为10~15wt%，氮化硅铁的粒度小于0.088mm；
所述热固性酚醛树脂的室温粘度小于10000厘泊，热固性酚醛树脂的水分含量小于15wt%。
2.根据权利要求1所述以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述石英砂中SiO2的含量大于98wt%，石英砂细粉的粒度小于0.088mm。
3.根据权利要求1所述以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述硅微粉中SiO2的含量大于94wt%，硅微粉的粒度小于5μm。
4.根据权利要求1所述以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述柠檬酸镁的纯度大于99wt%。
5.根据权利要求1所述以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述中性气氛为氮气气氛或为氩气气氛。
6.根据权利要求1所述以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述柠檬酸的含水量小于5wt%。
7.根据权利要求1所述以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述单质硅粉中Si的含量大于99wt%。
8.根据权利要求1所述以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述羟乙基纤维素中的灰分小于5wt%。
9.根据权利要求1所述以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料的制备方法，其特征在于所述减水剂为三聚磷酸钠或为六偏磷酸钠。
10.一种以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料，其特征在于所述以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料是根据权利要求1~9项中任一项所述以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料的制备方法所制备的以镁橄榄石为主要原料的镁质浇注料。
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