一種鎂質耐火材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鎂質耐火材料及其制備方法。其技術方案是：將35~70wt%的滑石粉、25~60wt%的鎂鹽和0.1~5wt%的表面活性劑混勻，球磨1~5h；將球磨料干燥，外加干燥后球磨料5~15wt%的硅質原料，混勻，第一次機壓成型；然后在400~800℃條件下保溫1~5h，得到預燒料，將預燒料破碎，球磨至粒度小于0.088mm，得到粉磨料；再以5~10wt%的粉磨料、50~80wt%的鎂砂顆粒、10~40wt%的鎂砂粉和5~10wt%的硅質原料為混合料，外加所述混合料1~5wt%的硅溶膠，混勻，第二次機壓成型，干燥；最后在1500~1600℃條件下燒成2~6h，即得鎂質耐火材料。本發(fā)明制備的鎂質耐火材料具有耐高溫性能優(yōu)良、強度高、抗侵蝕性能優(yōu)異和熱震穩(wěn)定性好的特點。
【專利說明】一種鎂質耐火材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于耐火材料【技術領域】。具體涉及一種鎂質耐火材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]以氧化鎂為主要成分和以方鎂石為主晶相的耐火材料統(tǒng)稱為鎂質耐火材料。除了主晶相方鎂石外，許多鎂質耐火制品中還含有硅酸鹽、尖晶石或其他成分。
[0003]鎂質耐火材料因具有耐火度高、抗堿性渣和鐵渣侵蝕能力強等特點，廣泛應用于冶金、水泥、玻璃等行業(yè)。但鎂質耐火材料的抗熱震性能及抗酸性氣體侵蝕性較差是其得到更為廣泛應用的主要障礙。
[0004]目前制備的鎂質耐火材料雖具有諸多的優(yōu)點，但仍具有一定的缺陷。如添加二氧化鈦，雖能與氧化鎂生成鈦酸鎂促進材料致密化，添加氧化鋁形成鈦酸鋁也具有類似效果，但由于與膨脹系數較大的氧化鎂的混合比例較大，因而材料結構不穩(wěn)定，導致鎂質材料出現(xiàn)強度低、抗侵蝕性尤其是抗酸性氣體侵蝕性較差等問題。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術的不足，目的是提供一種耐高溫性能優(yōu)良、強度高、抗侵蝕性能優(yōu)異和熱震穩(wěn)定性好的鎂質耐火材料及其制備方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案的具體步驟是:
第一步、將35~70wt%的滑石粉、25~60wt%的鎂鹽和0.l~5wt%的表面活性劑混合均勻，球磨l~5h，得到球磨料。
[0007]第二步、將球磨料在80~105°C條件下干燥12~24h，再外加干燥后的球磨料5~15wt%的硅質原料，混合均勻，第一次機壓成型，然后在400~800°C條件下保溫l~5h，得到預燒料。
[0008]第三步、將預燒料破碎,再球磨至粒度小于0.088mm,得到粉磨料。
[0009]第四步、以5~10wt%的粉磨料、50~80wt%的鎂砂顆粒、10~40wt%的鎂砂粉和5~10wt%的娃質原料為混合料,再外加混合料l~5wt%的娃溶膠,混合均勻，第二次機壓成型，在80~11 (TC條件下干燥12~24h，最后在1500~1600°C條件下燒成2~6h，即得鎂質耐火材料。
[0010]其中:
所述鎂鹽為乙酸鎂、檸檬酸鎂、氯化鎂、硫酸鎂和硝酸鎂中的一種；
所述表面活性劑為脂肪酸甘油酯或為聚山梨酯；
所述鎂砂顆粒中MgO含量大于90 Wt %，粒度為0.088~5mm ；
所述鎂砂粉中MgO含量大于90 wt %,粒度< 0.088mm ；
所述硅質原料為單質硅粉、白炭黑、硅微粉、熔石英粉和脈石英粉中的一種；
所述第一次機壓成型的壓強為80~120MPa ；
所述第二次機壓成型的壓強為120~180MPa。
[0011]由于采用上述技術方案，本發(fā)明對制備鎂質耐火材料所需主要原料的結構進行了優(yōu)化，故將其用于鎂質耐火材料中后，不但調節(jié)了鎂質耐火材料的結構，而且所制備的鎂質耐火材料具有較高的耐壓強度(大于lOOMPa)、優(yōu)異的抗侵蝕性、好的熱震穩(wěn)定性和優(yōu)良的耐高溫性能。
[0012]因此，本發(fā)明制備的鎂質耐火材料具有耐高溫性能優(yōu)良、強度高、抗侵蝕性能優(yōu)異和熱震穩(wěn)定性好的特點。
【具體實施方式】
[0013]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
[0014]為避免重復，先將本【具體實施方式】中所述鎂砂顆粒和所述鎂砂粉統(tǒng)一描述如下，實施例中不再贅述:
所述鎂砂顆粒中MgO含量大于90 wt %，粒度為0.088~5mm ；
所述鎂砂粉中MgO含量大于90 wt %，粒度< 0.088mm。
[0015]實施例1
一種鎂質耐火材料及其制備方法。本實施例所述制備方法的具體步驟是:
第一步、將35~45wt%的滑石粉、50~60wt%的鎂鹽和3~5wt%的表面活性劑混合均勻，球磨l~3h，得到球磨料。
[0016]第二步、將球磨料在80~105°C條件下干燥12~24h，再外加干燥后的球磨料5~10wt%的硅質原料，混合均勻，第一次機壓成型，然后在600~800°C條件下保溫3~5h，得到預燒料。
[0017]第三步、將預燒料破碎,再球磨至粒度小于0.088mm,得到粉磨料。
[0018]第四步、以8~10wt%的粉磨料、50~60wt%的鎂砂顆粒、20~30wt%的鎂砂粉和8~10wt%的娃質原料為混合料,再外加混合料3~5wt%的娃溶膠,混合均勻，第二次機壓成型，在80~11 (TC條件下干燥12~24h，最后在1500~1600°C條件下燒成4~6h，即得鎂質耐火材料。
[0019]本實施例中:所述鎂鹽為檸檬酸鎂；所述表面活性劑為聚山梨酯；所述硅質原料為白炭黑；所述第一次機壓成型的壓強為80~100MPa;所述第二次機壓成型的壓強為120~150MPa。
[0020]本實施例制備的鎂質耐火材料具有較高的耐壓強度(大于105MPa)、優(yōu)良的耐高溫性能、熱震穩(wěn)定性好和優(yōu)異的抗侵蝕性。
[0021]實施例2
一種鎂質耐火材料及其制備方法。本實施例所述制備方法的具體步驟是:
第一步、將45~55wt%的滑石粉、40~50wt%的鎂鹽和3~5wt%的表面活性劑混合均勻，球磨3~5h，得到球磨料。
[0022]第二步、將球磨料在80~105°C條件下干燥12~24h，再外加干燥后的球磨料10~15wt%的硅質原料，混合均勻，第一次機壓成型，然后在400~600°C條件下保溫l~3h，得到預燒料。
[0023]第三步、將預燒料破碎,再球磨至粒度小于0.088mm,得到粉磨料。
[0024]第四步、以5~8wt%的粉磨料、65~80wt%的續(xù)砂顆粒、10~25wt%的續(xù)砂粉和5~8wt%的硅質原料為混合料，再外加混合料l~3wt%的硅溶膠，混合均勻，第二次機壓成型，在80~110°C條件下干燥12~24h，最后在1500~1600°C條件下燒成2~4h，即得鎂質耐火材料。
[0025]本實施例中:所述鎂鹽為氯化鎂；所述表面活性劑為脂肪酸甘油酯；所述硅質原料為硅微粉；所述第一次機壓成型的壓強為100~120MPa ;所述第二次機壓成型的壓強為150~180MPa。
[0026]本實施例制備的鎂質耐火材料具有較高的耐壓強度(大于120MPa)、優(yōu)良的耐高溫性能、熱震穩(wěn)定性好和優(yōu)異的抗侵蝕性。
[0027]實施例3
一種鎂質耐火材料及其制備方法。本實施例所述制備方法的具體步驟是:
第一步、將55~70wt%的滑石粉、25~40wt%的鎂鹽和3~5wt%的表面活性劑混合均勻，球磨l~3h，得到球磨料。
[0028]第二步、將球磨料在80~105°C條件下干燥12~24h，再外加干燥后的球磨料5~10wt%的硅質原料，混合均勻，第一次機壓成型，然后在600~800°C條件下保溫3~5h，得到預燒料。
[0029]第三步、將預燒料破碎,再球磨至粒度小于0.088mm,得到粉磨料。
[0030]第四步、以5~7wt%的粉磨料、50~60wt%的鎂砂顆粒、25~40wt%的鎂砂粉和5~8wt%的娃質原料為混合料，再外加混合料3~5wt%的娃溶膠，混合均勻，第二次機壓成型，在80~110°C條件下干燥12~24h，最后在1500~1600°C條件下燒成4~6h，即得鎂質耐火材料。
[0031]本實施例中:所述鎂鹽為硫酸鎂；所述表面活性劑為脂肪酸甘油酯；所述硅質原料為熔石英粉；所述第一次機壓成型的壓強為80~100MPa ;所述第二次機壓成型的壓強為120~150MPa。
[0032]本實施例制備的鎂質耐火材料具有較高的耐壓強度(大于llOMPa)、優(yōu)良的耐高溫性能、熱震穩(wěn)定性好和優(yōu)異的抗侵蝕性。
[0033]實施例4
一種鎂質耐火材料及其制備方法。本實施例所述制備方法的具體步驟是:
第一步、將60~70wt%的滑石粉、29~39wt%的鎂鹽和0.l~lwt%的表面活性劑混合均勻，球磨3~5h，得到球磨料。
[0034]第二步、將球磨料在80~105°C條件下干燥12~24h，再外加干燥后的球磨料10~15wt%的硅質原料，混合均勻，第一次機壓成型，然后在400~600°C條件下保溫l~3h，得到預燒料。
[0035]第三步、將預燒料破碎，再球磨至粒度小于0.088mm,得到粉磨料。
[0036]第四步、以5~8wt%的粉磨料、55~65wt%的鎂砂顆粒、20~30wt%的鎂砂粉和5~8wt%的硅質原料為混合料，再外加混合料l~3wt%的硅溶膠，混合均勻，第二次機壓成型，在80~110°C條件下干燥12~24h，最后在1500~1600°C條件下燒成2~4h，即得鎂質耐火材料。
[0037]本實施例中:所述鎂鹽為硝酸鎂；所述表面活性劑為脂肪酸甘油酯；所述硅質原料為脈石英粉；所述第一次機壓成型的壓強為100~120MPa ;所述第二次機壓成型的壓強為150~180MPa。
[0038]利用該法制備的鎂質耐火材料具有較高的耐壓強度(大于105MPa)、優(yōu)良的耐高溫性能、熱震穩(wěn)定性好和優(yōu)異的抗侵蝕性。
[0039]實施例5
一種鎂質耐火材料及其制備方法。本實施例所述制備方法的具體步驟是:
第一步、將45~57wt%的滑石粉、40~52wt%的鎂鹽和l~3wt%的表面活性劑混合均勻，球磨l~3h，得到球磨料。
[0040]第二步、將球磨料在80~105°C條件下干燥12~24h，再外加干燥后的球磨料5~10wt%的硅質原料，混合均勻，第一次機壓成型，然后在600~800°C條件下保溫3~5h，得到預燒料。
[0041]第三步、將預燒料破碎,再球磨至粒度小于0.088mm,得到粉磨料。
[0042]第四步、以8~10wt%的粉磨料、50~60wt%的鎂砂顆粒、20~30wt%的鎂砂粉和8~10wt%的娃質原料為混合料,再外加混合料3~5wt%的娃溶膠,混合均勻，第二次機壓成型，在80~11 (TC條件下干燥12~24h，最后在1500~1600°C條件下燒成4~6h，即得鎂質耐火材料。
[0043]本實施例中:所述鎂鹽為乙酸鎂；所述表面活性劑為聚山梨酯；所述硅質原料為單質硅粉；所述第一次機壓成型的壓強為80~100MPa ;所述第二次機壓成型的壓強為120~150MPa。
[0044]利用該法制備的鎂質耐火材料具有較高的耐壓強度(大于115MPa)、優(yōu)良的耐高溫性能、熱震穩(wěn)定性好和優(yōu)異的抗侵蝕性。
[0045]實施例6
一種鎂質耐火材料及其制備方法。本實施例所述制備方法的具體步驟是:
第一步、將35~45wt%的滑石粉、50~60wt%的鎂鹽和3~5wt%的表面活性劑混合均勻，球磨3~5h，得到球磨料。
[0046]第二步、將球磨料在80~105°C條件下干燥12~24h，再外加干燥后的球磨料10~15wt%的硅質原料，混合均勻，第一次機壓成型，然后在400~600°C條件下保溫l~3h，得到預燒料。
[0047]第三步、將預燒料破碎,再球磨至粒度小于0.088mm,得到粉磨料。
[0048]第四步、以5~8wt%的粉磨料、65~80wt%的續(xù)砂顆粒、10~25wt%的續(xù)砂粉和5~8wt%的硅質原料為混合料，再外加混合料l~3wt%的硅溶膠，混合均勻，第二次機壓成型，在80~110°C條件下干燥12~24h，最后在1500~1600°C條件下燒成2~4h，即得鎂質耐火材料。
[0049]本實施例中:所述鎂鹽為檸檬酸鎂；所述表面活性劑為聚山梨酯；所述硅質原料為熔石英粉；所述第一次機壓成型的壓強為100~120MPa ;所述第二次機壓成型的壓強為150~180MPa。
[0050]利用該法制備的鎂質耐火材料具有較高的耐壓強度(大于llOMPa)、優(yōu)良的耐高溫性能、熱震穩(wěn)定性好和優(yōu)異的抗侵蝕性。
[0051]本【具體實施方式】對制備鎂質耐火材料所需主要原料的結構進行了優(yōu)化，故將其用于鎂質耐火材料中后，不但調節(jié)了鎂質耐火材料的結構，而且所制備的鎂質耐火材料具有較高的耐壓強度(大于lOOMPa)、優(yōu)異的抗侵蝕性、好的熱震穩(wěn)定性和優(yōu)良的耐高溫性能。
[0052]因此，本【具體實施方式】制備的鎂質耐火材料具有耐高溫性能優(yōu)良、強度高、抗侵蝕性能優(yōu)異和熱震穩(wěn)定性好的特點。
【權利要求】
1.一種鎂質耐火材料的制備方法，其特征在于所述制備方法的具體步驟是: 第一步、將35~70wt%的滑石粉、25~60wt%的鎂鹽和0.l~5wt%的表面活性劑混合均勻，球磨l~5h，得到球磨料； 第二步、將球磨料在80~105°C條件下干燥12~24h，再外加干燥后的球磨料5~15wt%的硅質原料，混合均勻，第一次機壓成型，然后在400~800°C條件下保溫l~5h，得到預燒料； 第三步、將預燒料破碎,再球磨至粒度小于0.088mm,得到粉磨料； 第四步、以5~10wt%的粉磨料、50~80wt%的續(xù)砂顆粒、10~40wt%的續(xù)砂粉和5~10wt%的硅質原料為混合料，再外加混合料l~5wt%的硅溶膠，混合均勻，第二次機壓成型，在80~110°C條件下干燥12~24h，最后在1500~1600°C條件下燒成2~6h，即得鎂質耐火材料。
2.根據權利要求1所述鎂質耐火材料的制備方法，其特征在于所述鎂鹽為乙酸鎂、檸檬酸鎂、氯化鎂、硫酸鎂和硝酸鎂中的一種。
3.根據權利要求1所述鎂質耐火材料的制備方法，其特征在于所述表面活性劑為脂肪酸甘油酯或為聚山梨酯。
4.根據權利要求1所述鎂質耐火材料的制備方法，其特征在于所述鎂砂顆粒中MgO含量大于90 wt %，粒度為0.088~5_。
5.根據權利要求1所述鎂質耐火材料的制備方法，其特征在于所述鎂砂粉中MgO含量大于 90 wt %，粒度< 0.088mm。
6.根據權利要求1所述鎂質耐火材料的制備方法，其特征在于所述硅質原料為單質硅粉、白炭黑、硅微粉、熔石英粉和脈石英粉中的一種。
7.根據權利要求1所述鎂質耐火材料的制備方法，其特征在于所述第一次機壓成型的壓強為 80~120MPa。
8.根據權利要求1所述鎂質耐火材料的制備方法，其特征在于所述第二次機壓成型的壓強為 120~180MPa。
9.一種鎂質耐火材料,其特征在于所述鎂質耐火材料是根據權利要求1~8所述鎂質耐火材料的制備方法所制備的鎂質耐火材料。
【文檔編號】C04B35/66GK104446569SQ201410779857
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權日:2014年12月17日
【發(fā)明者】王周福, 劉江波, 萬俊, 劉浩, 王璽堂, 馬妍 申請人:武漢科技大學