CN112456969B - 一种微波预煅烧-烧结两步强化复相耐火材料性能的方法 - Google Patents

一种微波预煅烧-烧结两步强化复相耐火材料性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种预煅烧‑烧结微波两步法强化复相耐火材料性能的方法，包括如下步骤：步骤一、将镍铁渣、烧结镁砂、三氧化铬混合球磨后获得混合料，然后向混合料中加入氯化镁溶液，再压制成型获得生团，生团干燥后，置于微波反应器中在1100～1250℃下预煅烧5～40min，得到预煅烧坯。步骤二、将步骤一所得预煅烧坯继续进行微波烧结即得复相耐火材料，所述微波烧结的温度为1300～1350℃，所述微波烧结的温度时间≤20min。本发明获得抗压强度为183.4～206.6MPa，耐火度为1845～1873℃，体积密度为3.16～3.61g/cm3，显气孔率为1.2％～1.7％的高性能复相耐火材料。本发明具有资源利用率高、产品附加值高、生产成本低、环境友好、工艺简单等诸多优点。

Description

一种微波预煅烧-烧结两步强化复相耐火材料性能的方法
技术领域
本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种预煅烧-烧结微波两步法强化复相耐火材料性能的方法。
背景技术
镍铁渣是镍铁合金冶炼过程中排出的工业固态废渣，其排放量受原料种类、处理工艺等因素影响。据报道，平均每生产1吨镍合金约排放6-16吨镍铁渣。随着不锈钢产业的快速发展，镍铁渣成为继铁渣、钢渣和赤泥后的第四大工业冶炼渣。目前国内镍铁渣堆存量高达2亿吨，并以4000万吨的年排放量快速增长。超过90％的矿渣以堆存和填埋方式进行处理，造成了巨大的资源浪费和环境污染，限制了镍铁冶炼厂和不锈钢厂的可持续发展。此外，镍铁渣硅高、镁高、钙低的成分特点导致其在水泥、混凝土等建筑材料生产中配加量和附加值较低，不利于镍铁渣的资源增值化处理。与其他冶炼渣相比，出渣大、利用难、产品附加值低是目前镍铁渣处理与利用中存在的主要问题。因此，针对镍铁渣硅高、镁高的化学成分特性和主物相为镁橄榄石相的物相特点，开发研究一条针对并充分利用其成分与物相特性的生产工艺，进而提高镍铁渣的利用率和附加值，对于镍铁冶炼的健康可持续发展具有重要的意义。
镁橄榄石是MgO-SiO2系统中最稳定的物相，具有耐火度高(1890℃)、热导率低(仅为纯MgO的1/3-1/4)、耐压强度高、化学性质稳定等优点。此外，由于对熔融氧化铁、高温金属熔体以及碱性渣具有较强抗侵蚀能力，对大多数耐火材料具有的较好的化学相容性，镁橄榄石被广泛应用于耐火材料领域。以镁橄榄石为主要成分的耐火材料称镁橄榄石型耐火材料，属于弱碱性耐火材料，是酸性材料与碱性材料之间的良好过渡材料。现有的镁橄榄石型耐火砖的耐火度为1830～1880℃，体积密度为2.35～2.42g/cm3，抗压强度为2.0～3.0MPa，被广泛应用于有色冶炼炉的炉衬材料，玻璃炉窑，炼钢转炉的安全衬，玻璃窑蓄热室格子砖等领域。但是镁橄榄石的热膨胀系数较高，导致镁橄榄石耐火材料的高温使用性能较差(如抗热震性)，且现有技术无法兼顾镁橄榄石型耐火材料的结构性能、力学性能和使用性能，这在一定程度上限制了其应用范围与使用寿命。
研究表明，在镁质耐火材料引入适量尖晶石可以增加物相之间的热膨胀系数差异，促进尖晶石物相周围产生较大的拉伸环应向力和微裂纹，阻止热冲击裂纹的扩展，进而提高耐火材料的高温使用性能。但是，尖晶石形成过程中会不可避免的产生过量体积膨胀现象，这会恶化复相耐火材料的致密性、强度以及抗渣性能。现有技术生产的含尖晶石耐火材料为了避免低致密性耐火材料，通常降低尖晶石的含量，但是这种方法制备出的耐火材料在耐火度和抗热震性能方面没有优势。
发明内容
针对现有技术无法兼顾镁橄榄石耐火材料结构性能、力学性能及使用性能的现象，本发明的目的在于提供一种预煅烧-烧结微波两步法强化复相耐火材料性能的方法。以镍铁渣为主要原料，镁砂为镁质耐火原料，三氧化二铬为尖晶石诱导剂，采用预煅烧-烧结微波两步工艺，将尖晶石相引入镁橄榄石型耐火材料中，成为耐火材料的次晶相和键合相，在提高耐火材料高温性能的前提下，降低尖晶石形成过程中的过量体积膨胀现象，同时强化烧结过程中物相结晶，真正实现了复相耐火材料结构性能、力学性能及使用性能的同步提升。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明一种预煅烧-烧结微波两步法强化复相耐火材料性能的方法，包括如下步骤：
步骤一、微波预煅烧
将镍铁渣、烧结镁砂、三氧化铬混合球磨后获得混合料，然后向混合料中加入氯化镁溶液，再压制成型获得生团，生团干燥后，置于微波反应器中在1100～1250℃下预煅烧5～40min，得到预煅烧坯。
步骤二、微波烧结
将步骤一所得预煅烧坯继续在微波反应器中烧结即得复相耐火材料，所述微波烧结的温度为1300～1350℃，所述微波烧结的温度时间≤20min。
在本发明中，采用预煅烧-烧结微波两步工艺实现耐火材料综合性能的提升，因为发明人意外的发现，先在1100～1250℃下进行短时预煅烧，可以有效的降低尖晶石相的膨胀现象。
虽然各类尖晶石(如镁铬尖晶石、镁铝尖晶石)的形成温度可以早于1000℃左右，但是这种现象只存在没有其他竞争反应同时发生的情况下。此外，低温下形成的尖晶石物相结晶并不稳定且含量非常少，尖晶石的大量形成主要出现在1200～1600℃左右。发明人在实验中发现，只有在1100～1250℃下进行短时预煅烧才能大幅度降低尖晶石相的膨胀现象，即微波煅烧一段时间后再进行微波烧结，才能达到所要的效果，而若仅仅在低于1100℃或高于1250℃下煅烧一段时间或者在1100～1250℃预煅烧后不进行保温，直接继续升温进行微波烧结则不可避免的出现尖晶石相的过量体积膨胀现象，最终导致材料强度和致密性的降低。
本发明的制备方法，并不对尖晶石进行矿相重构，而只是在以镁橄榄石相为主晶相的耐火材料中引入尖晶石次晶相，并通过预煅烧-烧结微波两步法降低尖晶石形成过程中产生的体积膨胀。这是因为尖晶石在适合温度煅烧一段时间可以完成尖晶石化过程并且保持产物的活性，而后续的二步烧结可以降低煅烧及烧结过程产生的体积膨胀，从而获得含尖晶石致密型复相耐火材料，实现其结构性能、力学性能和使用性能的同步提升。
本发明中保留并引入尖晶石相不仅有利于提高耐火材料的耐火度和抗热震性，更重要的是，由于尖晶石相具有优异的吸波性能，一旦尖晶石相形成，就会吸收更多的微波能，促进尖晶石相的结晶和其他物相(如镁橄榄石相等)的快速烧结，强化各组份间的反应，从而形成良性循环，显著提高耐火材料的综合性能。
当然，预煅烧的反应温度需要有效控制，若预煅烧温度过高，则会导致尖晶石反应加剧，体积膨胀现象加剧。若预煅烧温度过低或者煅烧时间过短则会导致尖晶石相的不完全形成和长大，后续微波烧结中会继续形成新的尖晶石，带来新的体积膨胀现象。若煅烧时间过长，则会导致材料中尖晶石晶粒粗化，降低材料的综合性能。
优选的方案，所述镍铁渣颗粒粒径中90％及以上粒径<0.088mm。
优选的方案，所述烧结镁砂颗粒粒径中90％及以上粒径<0.088mm，所述烧结镁砂中氧化镁的含量高于94％。
优选的方案，步骤一中，所述烧结镁砂的添加量为镍铁渣质量的20～30wt.％。
进一步的优选，步骤一中，所述烧结镁砂的添加量为镍铁渣质量的25～30wt.％。
优选的方案，步骤一中，所述三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂质量总和的2～6wt.％。
进一步的优选，步骤一中，所述三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂质量总和的4～6wt.％。
在本发明中所述的三氧化二铬为化学纯试剂，纯度高于99％。
优选的方案，步骤一中，所述氯化镁溶液的浓度为1.2～1.4g/cm3。
优选的方案，步骤一中，所述氯化镁溶液的添加量为混合料质量的5～10wt.％。
优选的方案，步骤一中，所述压制成型的压力为100～250MPa。
优选的方案，步骤一中，所述干燥的温度为90～110℃，干燥的时间为2～4h。
优选的方案，步骤一中，所述预煅烧的温度为1150～1250℃，保温的时间为10～30min。
优选的方案，步骤一中，微波反应器的功率设定为2.0～3.0kW。
优选的方案，步骤二中，所述微波烧结的时间为10～20min。
优选的方案，步骤二中，所述微波烧结的升温速度为15～20℃/min。
在本发明中，预烧结过程中，升温速度对材料的性能影响较小，重要的是要控制预烧结的温度与时间，因此本发明预烧结过程中，采用功率控制升温即可，而在微波烧结阶段，本发明采用控制升温速度，发明人发现将升温速度控制在15～20℃/min，可以使所得耐火材料的最终物相晶粒大小最为理想，最终所得材料各方面性能最优。
在本发明的技术方案中，所得复相耐火材料的抗压强度为183.4～206.6MPa，耐火度为1821～1873℃，体积密度为2.93～3.61g/cm3，显气孔率为1.2％～5.2％。
在本发明优选的技术方案中，所得复相耐火材料的抗压强度为183.4～206.6MPa，耐火度为1845～1873℃，体积密度为3.16～3.61g/cm3，显气孔率为1.2％～1.7％。
可以看到，本发明优选的技术方案中，所述复相耐火材料的显气孔率≤2％，显气孔率≤2％，属于气密级的材料，可以进一步拓宽复相耐火材料的应用领域，如可以用于目前镁橄榄石耐火材料存在漏气和漏液的问题而无法适用的有色冶金、水泥、化工等领域的高温结构件。
原理与优势
本发明首创性的通过预煅烧-烧结微波两步工艺实现耐火材料综合性能的提升。本发明的关键点一在于镁橄榄石-尖晶石高性能复相耐火材料的制备。在低值镍铁渣固废向高值化镁橄榄石耐火材料转变过程中引入高熔点、强吸波性能—尖晶石相作为耐火材料的次晶相和键合相，不仅显著提高了耐火材料的耐火度、抗热震性、抗渣性等，更重要的是通过尖晶石相的强吸波性能强化复相耐火材料的微波烧结，提高耐火材料综合性能。发明人通过大量实验发现，向镁橄榄石型耐火材料中引入尖晶石次晶相，复相耐火材料的显气孔率显著降低，致密性显著提高，有利于耐火材料在使用环境中抵抗环境熔渣的侵蚀。
本发明的第二个关键点在于采用预煅烧-烧结微波两步工艺，不仅有效缓解了常规尖晶石制备中常出现的过量体积膨胀现象，而且强化了热处理过程中物相结晶，提高了耐火材料的综合性能。发明人通过实验对比发现，一步烧结制备镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料的体积密度较低，表观气孔率较高，耐火材料中裂纹和气孔较多，在使用环境中的熔渣等物质会顺着裂纹及气孔渗透至耐火材料，侵蚀材料，降低材料的使用寿命。
本发明的第三个关键点在于本发明通过调控原料比及热处理条件控制烧结过程中镁橄榄石相、尖晶石相及液相的生成比例，实现耐火材料综合性能的同步提升，实现复相耐火材料综合使用性能最优化和镍铁渣利用的高效增值化。发明人通过大量实验发现，在耐火材料中，适量镁橄榄石有利于耐火材料的致密性和耐火度，但是过量镁橄榄石相会恶化耐火材料抗热震性；适量液相有利于加快扩散，提高反应速率，但是过量液相反而会导致高温性能的下降，并且形成熔渣侵蚀通道，降低耐火材料抗侵蚀性能；适量尖晶石相有利于耐火材料耐火度和强度的提高，但是过量尖晶石相的形成会恶化材料的致密性。因此，如何通过调控镁橄榄石相、尖晶石相及液相生成量及比例，综合镁橄榄石相、尖晶石相及液相优点，进而实现材料综合性最优化是本发明的关键之一。
本发明以镍铁渣、烧结镁砂以及三氧化二铬为原料，采用预煅烧-烧结微波两步工艺，结合镍铁渣高温物相成分特性与微波耦合热效应，通过降低尖晶石形成过程中的体积膨胀以及调控耐火材料中物相组成与含量(镁橄榄石相、尖晶石相、液相)，实现镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料结构性能、力学性能及实用性能的同步提升，制备出综合性能优异的致密型镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料，实现镍铁渣的高效增值利用，不仅很好的解决了镍铁渣出路的难题，而且实现镍铁渣的变废为宝，同时为相关固废的资源化利用提供理论基础。
镍铁渣的主要物相是镁铁橄榄石，烧结镁砂的主要物相是方镁石，氧化铬作为尖晶石形成剂。镍铁渣在空气气氛下发生氧化分解(约850℃)形成镁橄榄石、Fe2O3和非晶质SiO2。烧结镁砂作为镁质耐火原料在高温下不仅可以与镍铁渣中的非晶质SiO2、顽火辉石相以及氧化物杂质相(Fe2O3、Al2O3、Cr2O3等)反应形成镁橄榄石相和尖晶石相，同时与添加的三氧化铬发生反应形成相应的高熔点尖晶石相。
Fe2O3和Cr2O3等吸波性能较强的氧化物在温度升高过程中率先与方镁石中的氧化镁反应形成尖晶石相，吸波性能优异的尖晶石相一旦大量形成，就会吸收更多微波辐射，促进其自身晶粒的形成与长大，同时提高其晶粒周围微区温度，进一步强化各组分之间的反应和物相的形成，显著提高耐火材料的高温性能。原料的低温预煅烧-烧结微波两步工艺不仅降低了耐火材料制备过程中的热处理温度，而且显著缓解了尖晶石形成导致的体积膨胀现象，提高耐火材料的致密性，进而改善了材料的综合性能。与常规烧结镍铁渣制备镁橄榄石耐火砖相比，本发明充分利用微波与原料的直接耦合作用，显著降低了烧结温度，缩短了烧结时间，实现了制品的整体均匀加热，避免了常规烧结过程中制品内外受热不均匀以及晶粒异常生长现象，从而获得晶粒与孔隙分布更均匀，体积密度更好，显气孔率更低，致密性更好，抗压强度更高，抗热震性更强的耐火材料。
此外，适量镁橄榄石有利于耐火材料的致密性和耐火度，但是过量镁橄榄石相会恶化耐火材料抗热震性；适量液相有利于加快扩散，提高反应速率，但是过量液相反而会导致高温性能的下降，并且形成熔渣侵蚀通道，降低耐火材料抗侵蚀性能；适量尖晶石相有利于耐火材料耐火度和强度的提高，但是过量尖晶石相的形成会恶化材料的致密性。本发明通过调控微波烧结镍铁渣过程中尖晶石相、镁橄榄石相、液相生成量及比例，使得耐火砖同时具备高耐火度、高致密性、高强度、高抗热震性，实现镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料综合性能最优化。因此，本发明具有工艺简单，生产成本低，环境友好的特点。利用镍铁渣制备得到的镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料具有耐火度高、体积密度大、抗压强度高、气孔率低、抗热震性能好等优点，大幅度拓展了耐火砖的应用范围与使用寿命，具有较好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
以下实施例和对比例的耐火度检测按照中华人民共和国国家标准GB/T7322-2007。
以下实施例和对比例的体积密度、表观气孔率检测按照中华人民共和国国家标准GB/T 2997-2000。
以下实施例和对比例的抗压强度检测按照中华人民共和国国家标准GB/T5072-2008。
为避免重复，现将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，具体实施例中不再赘述：
所述镍铁渣的主要化学成分是：SiO2含量≥48.29％，MgO含量≥30.95％，FeO含量≤7.39％，CaO含量≤2.4％，Al2O3含量≤4.04％，Cr2O3含量≤2.11％。
对比例1
将镍铁渣、烧结镁砂混合均匀得到混合料，在氯化镁溶液作用下压制成生团块，干燥后将生团放入微波反应器中进行微波烧结得到镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料。
所述镍铁渣和烧结镁砂细粉颗粒粒径中90％及以上的粒径<0.088mm。
所述烧结镁砂添加量为镍铁渣质量的15wt.％。
所述的氯化镁溶液的浓度为1.2g/cm3。
所述的压制成型压力为100MPa。
所述干燥温度为90℃，干燥时间为2h。
所述微波烧结温度为1300℃，烧结时间为0min，烧结速率为10℃/min，微波功率为2.0kW。
本对比例1利用镍铁渣制备的镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料：耐火度为1620℃，体积密度为2.55g/cm3，显气孔率为10.8％，抗压强度为88.1Mpa。
对比例2
将镍铁渣、烧结镁砂和三氧化二铬细粉混合均匀得到混合料，在氯化镁溶液作用下压制成生团块，干燥后将生团放入微波反应器中进行一步微波烧结得到镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料。
所述镍铁渣和烧结镁砂细粉颗粒粒径中90％及以上的粒径<0.088mm。
所述烧结镁砂添加量为镍铁渣质量的20wt.％，三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂总质量的4wt.％。
所述的氯化镁溶液的浓度为1.3g/cm3。
所述的压制成型压力为150MPa。
所述干燥温度为100℃，干燥时间为2h。
所述微波烧结温度为1300℃，烧结时间为5min，烧结速率为10℃/min。本对比例2利用镍铁渣制备的镁橄榄石-尖晶石复相耐火砖：耐火度为1810℃，体积密度为2.23g/cm3，显气孔率为17.0％，抗压强度为129.9Mpa。
对比例3
将镍铁渣、烧结镁砂和三氧化二铬细粉混合均匀得到混合料，在氯化镁溶液作用下压制成生团块，干燥后将生团放入微波反应器中进行预煅烧得到预煅烧坯，随后将预煅烧坯继续在微波反应器中烧结得到镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料。
所述镍铁渣和烧结镁砂细粉颗粒粒径中90％及以上的粒径<0.088mm。
所述烧结镁砂添加量为镍铁渣质量的25wt.％，三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂总质量的4wt.％。
所述的氯化镁溶液的浓度为1.4g/cm3。
所述的压制成型压力为200MPa。
所述干燥温度为100℃，干燥时间为3h。
所述预煅烧温度为950℃，煅烧时间为30min。微波功率为3.0kW。
所述微波烧结温度为1350℃，烧结时间为20min，烧结速率为20℃/min。本对比例3利用镍铁渣制备的镁橄榄石-尖晶石复相耐火砖：耐火度为1837℃，体积密度为2.37g/cm3，显气孔率为10.2％，抗压强度为110.0Mpa。
对比例4
将镍铁渣、烧结镁砂和三氧化二铬细粉混合均匀得到混合料，在氯化镁溶液作用下压制成生团块，干燥后将生团放入微波反应器中进行预煅烧得到预煅烧坯，随后将预煅烧坯继续在微波反应器中烧结得到镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料。
所述镍铁渣和烧结镁砂细粉颗粒粒径中90％及以上的粒径<0.088mm。
所述烧结镁砂添加量为镍铁渣质量的30wt.％，三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂总质量的6wt.％。
所述的氯化镁溶液的浓度为1.3g/cm3。
所述的压制成型压力为250MPa。
所述干燥温度为100℃，干燥时间为3h。
所述预煅烧温度为1300℃，煅烧时间为60min。微波功率为3.0kW。
所述微波烧结温度为1400℃，烧结时间为30min，烧结速率为20℃/min。
本对比例4利用镍铁渣制备的镁橄榄石-尖晶石复相耐火砖：耐火度为1837℃，体积密度为2.43g/cm3，显气孔率为9.7％，抗压强度为116.8Mpa。
实施例1
将镍铁渣、烧结镁砂和三氧化二铬细粉混合均匀得到混合料，在氯化镁溶液作用下压制成生团块，干燥后将生团放入微波反应器中进行预煅烧得到预煅烧坯，随后将预煅烧坯继续在微波反应器中烧结得到镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料。
所述镍铁渣和烧结镁砂细粉颗粒粒径中90％及以上的粒径<0.088mm。
所述烧结镁砂添加量为镍铁渣质量的20wt.％，三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂总质量的2wt.％。
所述的氯化镁溶液的浓度为1.3g/cm3。
所述的压制成型压力为150MPa。
所述干燥温度为100℃，干燥时间为2h。
所述预煅烧温度为1100℃，煅烧时间为5min，微波功率为2.0kW。
所述微波烧结温度为1300℃，烧结时间为5min，烧结速率为15℃/min。
本实施例1利用镍铁渣制备的镁橄榄石耐火砖：耐火度为1823℃，体积密度为2.93g/cm3，显气孔率为5.2％，抗压强度为189.3Mpa。
实施例2
将镍铁渣、烧结镁砂和三氧化二铬细粉混合均匀得到混合料，在氯化镁溶液作用下压制成生团块，干燥后将生团放入微波反应器中进行预煅烧得到预煅烧坯，随后将预煅烧坯继续在微波反应器中烧结得到镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料。
所述镍铁渣和烧结镁砂细粉颗粒粒径中90％及以上的粒径<0.088mm。
所述烧结镁砂添加量为镍铁渣质量的25wt.％，三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂总质量的4wt.％。
所述的氯化镁溶液的浓度为1.3g/cm3。
所述的压制成型压力为200MPa。
所述干燥温度为110℃，干燥时间为2h。
所述预煅烧温度为1150℃，煅烧时间为10min，微波功率为2.0kW。
所述微波烧结温度为1300℃，烧结时间为10min，烧结速率为15℃/min。
本实施例2利用镍铁渣制备的镁橄榄石耐火砖：耐火度为1851℃，体积密度为3.16g/cm3，显气孔率为1.6％，抗压强度为205.7Mpa。
实施例3
将镍铁渣、烧结镁砂和三氧化二铬细粉混合均匀得到混合料，在氯化镁溶液作用下压制成生团块，干燥后将生团放入微波反应器中进行预煅烧得到预煅烧坯，随后将预煅烧坯继续在微波反应器中烧结得到镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料。
所述镍铁渣和烧结镁砂细粉颗粒粒径中90％及以上的粒径<0.088mm。
所述烧结镁砂添加量为镍铁渣质量的30wt.％，三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂总质量的6wt.％。
所述的氯化镁溶液的浓度为1.3g/cm3。
所述的压制成型压力为250MPa。
所述干燥温度为110℃，干燥时间为3h。
所述预煅烧温度为1150℃，煅烧时间为20min，微波功率为2.5kW。
所述微波烧结温度为1300℃，烧结时间为20min，烧结速率为20℃/min。
本实施例3利用镍铁渣制备的镁橄榄石耐火砖：耐火度为1873℃，体积密度为3.33g/cm3，显气孔率为1.4％，抗压强度为199.9Mpa。
实施例4
将镍铁渣、烧结镁砂和三氧化二铬细粉混合均匀得到混合料，在氯化镁溶液作用下压制成生团块，干燥后将生团放入微波反应器中进行预煅烧得到预煅烧坯，随后将预煅烧坯继续在微波反应器中烧结得到镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料。
所述镍铁渣和烧结镁砂细粉颗粒粒径中90％及以上的粒径<0.088mm。
所述烧结镁砂添加量为镍铁渣质量的25wt.％，三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂总质量的4wt.％。
所述的氯化镁溶液的浓度为1.3g/cm3。
所述的压制成型压力为250MPa。
所述干燥温度为110℃，干燥时间为2h。
所述预煅烧温度为1200℃，煅烧时间为30min，微波功率为3.0kW。
所述微波烧结温度为1350℃，烧结时间为20min，烧结速率为20℃/min。
本实施例4利用镍铁渣制备的镁橄榄石耐火砖：耐火度为1849℃，体积密度为3.61g/cm3，显气孔率为1.2％，抗压强度为206.6Mpa。
实施例5
将镍铁渣、烧结镁砂和三氧化二铬细粉混合均匀得到混合料，在氯化镁溶液作用下压制成生团块，干燥后将生团放入微波反应器中进行预煅烧得到预煅烧坯，随后将预煅烧坯继续在微波反应器中烧结得到镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料。
所述镍铁渣和烧结镁砂细粉颗粒粒径中90％及以上的粒径<0.088mm。
所述烧结镁砂添加量为镍铁渣质量的25wt.％，三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂总质量的6wt.％。
所述的氯化镁溶液的浓度为1.4g/cm3。
所述的压制成型压力为200MPa。
所述干燥温度为110℃，干燥时间为4h。
所述预煅烧温度为1250℃，煅烧时间为30min，微波功率为3.0kW。
所述微波烧结温度为1350℃，烧结时间为20min，烧结速率为20℃/min。
本实施例5利用镍铁渣制备的镁橄榄石耐火砖：耐火度为1867℃，体积密度为3.55g/cm3，显气孔率为1.42％，抗压强度为190.5Mpa。
实施例6
将镍铁渣、烧结镁砂和三氧化二铬细粉混合均匀得到混合料，在氯化镁溶液作用下压制成生团块，干燥后将生团放入微波反应器中进行预煅烧得到预煅烧坯，随后将预煅烧坯继续在微波反应器中烧结得到镁橄榄石-尖晶石复相耐火材料。
所述镍铁渣和烧结镁砂细粉颗粒粒径中90％及以上的粒径<0.088mm。
所述烧结镁砂添加量为镍铁渣质量的30wt.％，三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂总质量的6wt.％。
所述的氯化镁溶液的浓度为1.5g/cm3。
所述的压制成型压力为250MPa。
所述干燥温度为110℃，干燥时间为2h。
所述预煅烧温度为1250℃，煅烧时间为40min，微波功率为3.0kW。
所述微波烧结温度为1350℃，烧结时间为20min，烧结速率为20℃/min。
本实施例6利用镍铁渣制备的镁橄榄石耐火砖：耐火度为1845℃，体积密度为3.23g/cm3，显气孔率为1.7％，抗压强度为183.4Mpa。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方案。

Claims (7)

1.一种微波预煅烧-烧结两步强化复相耐火材料性能的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、微波预煅烧
将镍铁渣、烧结镁砂、三氧化二铬混合球磨后获得混合料，然后向混合料中加入氯化镁溶液，再压制成型获得生团，生团干燥后，置于微波反应器中在1150~1250℃下预煅烧10~30min，得到预煅烧坯，
所述烧结镁砂的添加量为镍铁渣质量的20~30wt.%，所述三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂质量总和的2~6wt.%；
步骤二、微波烧结
将步骤一所得预煅烧坯继续在微波反应器中进行微波烧结即得复相耐火材料，所述微波烧结的温度为1300~1350℃，所述微波烧结的时间为10~20min，所述微波烧结的升温速度为15~20℃/min。
2.根据权利要求1所述的一种微波预煅烧-烧结两步强化复相耐火材料性能的方法，其特征在于：步骤一中，所述镍铁渣颗粒粒径中90%及以上粒径<0.088mm；
步骤一中，所述烧结镁砂颗粒粒径中90%及以上粒径<0.088mm，所述烧结镁砂中氧化镁的含量高于94%。
3.根据权利要求1所述的一种微波预煅烧-烧结两步强化复相耐火材料性能的方法，其特征在于：步骤一中，所述烧结镁砂的添加量为镍铁渣质量的25~30 wt.%；
步骤一中，所述三氧化二铬添加量为镍铁渣和烧结镁砂质量总和的4~6wt.%。
4.根据权利要求1所述的一种微波预煅烧-烧结两步强化复相耐火材料性能的方法，其特征在于：步骤一中，所述氯化镁溶液的浓度为1.2~1.4g/cm3，添加量为混合料质量的5~10wt.%。
5.根据权利要求1所述的一种微波预煅烧-烧结两步强化复相耐火材料性能的方法，其特征在于：步骤一中，所述压制成型的压力为100~250MPa。
6.根据权利要求1所述的一种微波预煅烧-烧结两步强化复相耐火材料性能的方法，其特征在于：步骤一中，所述干燥的温度为90~110℃，干燥的时间为2~4h。
7.根据权利要求1所述的一种微波预煅烧-烧结两步强化复相耐火材料性能的方法，其特征在于：步骤一中，微波反应器的功率设定为2.0~3.0kW。
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