一種利用人工合成的微孔尖晶石制備低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石耐火磚的方法，屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎂鋁尖晶石（mgal2o4）也被簡(jiǎn)稱(chēng)為尖晶石。尖晶石僅是mgo-al2o3二元系統(tǒng)相圖中的一個(gè)中間化合物，其熔點(diǎn)為2135℃。自然界中鎂鋁尖晶石的蘊(yùn)藏量很少，目前工業(yè)應(yīng)用上主要以合成原料為主。工業(yè)合成方法主要有：固相燒結(jié)法和電弧爐熔制法。因此，目前鎂鋁尖晶石主要用于重質(zhì)致密耐火材料的研究和開(kāi)發(fā)，而將其作為輕質(zhì)耐火材料的應(yīng)用還很少。作為重質(zhì)的鎂鋁尖晶石具有體密大、熱震穩(wěn)定性好、抗侵蝕能力與抗渣性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用在大型水泥窯、中型水泥過(guò)渡帶襯磚，但其導(dǎo)熱系數(shù)大，容易造成筒體外壁溫度高，散熱損失打，既不節(jié)能，對(duì)筒體安全也不利。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低的低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石耐火磚的制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：該低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石耐火磚的制備方法，其特征在于制備步驟為：
1）將重?zé)V砂和微孔尖晶石按質(zhì)量比50~99：1~50干混后再加水以及結(jié)合劑進(jìn)行濕混；其中，微孔尖晶石體積密度為<2.60g/cm3，氣孔率在>25%，最可幾氣孔孔徑在<2um；
2）然后使用壓力機(jī)打壓成半成品磚坯，在烘干窯內(nèi)80℃~120℃條件下烘干后進(jìn)入隧道窯在高于1460℃燒成。
本發(fā)明的發(fā)明人利用具有特定體積密度、特定氣孔率和最可幾氣孔孔徑的微孔尖晶石以原料的形式加入到耐火磚的配方中，配合先干混后濕混的工藝，最終制備成了低導(dǎo)熱的鎂鋁尖晶石耐火磚。微孔尖晶石與重?zé)V砂混煉，壓機(jī)成型，燒結(jié)最終生成一種體密低，強(qiáng)度高，導(dǎo)熱系數(shù)低的新型的鎂鋁尖晶石堿性耐火磚。
優(yōu)選的，步驟1）所述的重?zé)V砂和微孔尖晶石的粒度分布遵循安卓森方程，
式中，udp為累計(jì)篩下百分?jǐn)?shù)，%；dpmax=4mm；q=1/2~1/3。安卓森方程是連續(xù)粒度體系緊密堆積方程。
重?zé)V砂和微孔尖晶石的粒度級(jí)配影響耐火磚本身的原料分布和整體的強(qiáng)度。上述的優(yōu)選顆粒級(jí)配能保證本發(fā)明的耐火磚原料分布均勻，從而能保證了具有更好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
步驟1）所述的微孔尖晶石的比例在耐火磚成品中所占的質(zhì)量比為1%~50%。
優(yōu)選的，步驟1）所述的微孔尖晶石的比例在耐火磚成品中所占的質(zhì)量比為17%~22%。優(yōu)選的微孔尖晶石的比例能夠得到性能最佳的耐火磚成品，磚體內(nèi)氣孔孔徑大小均勻、細(xì)密，不但使耐火磚成品強(qiáng)度達(dá)到最大，體積密度也接近本發(fā)明所能達(dá)到的最小值。
所述的微孔尖晶石的制備工藝為：取主原料、主原料重量1.1~1.4倍的水、主原料重量0.5%~4%的發(fā)泡劑，研磨得到泥漿；泥漿經(jīng)濾水、真空擠出、干燥、燒結(jié)，即得微孔尖晶石；所述主原料的重量份組成為：氧化鋁50~70份、輕燒鎂15~50份、菱鎂礦0~15份。
本發(fā)明提供的微孔尖晶石的制備工藝中以輕燒鎂全部或部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法中的菱鎂礦，能夠制得與重?zé)V砂適應(yīng)性更好的微孔尖晶石，改善燒結(jié)后所得磚體的結(jié)晶形態(tài)，使同密度的磚體的高溫抗折強(qiáng)度更高。
所述的燒結(jié)中燒結(jié)溫度在1600℃~1680℃，保溫時(shí)間30~45分鐘。
本發(fā)明提供了一種濕法燒結(jié)的微孔尖晶石生產(chǎn)方法，將氧化鋁、輕燒鎂和菱鎂礦加入一定的水進(jìn)行濕混，由于水分子在研磨中沿著物料毛細(xì)管壁或微裂紋擴(kuò)散至狹窄地區(qū)，對(duì)裂紋的四壁產(chǎn)生約0.1mpa的壓力，使得物料更容易劈裂開(kāi)，另外還可以促進(jìn)各種原料和發(fā)泡劑分布均勻，使其中菱鎂礦不粘磨機(jī)壁，從而所磨泥漿粒度更細(xì)；本發(fā)明采用的燒結(jié)法微孔尖晶石生產(chǎn)工藝所得的尖晶石體積密度可以<2.60g/cm3，氣孔率在>25%，最可幾氣孔孔徑<2um，而傳統(tǒng)的致密燒結(jié)或者電熔尖晶石的最可幾氣孔孔徑在80~100um。該濕法燒結(jié)生產(chǎn)的微孔尖晶石，由于加水共磨所得泥漿顆粒較細(xì)(典型值500目)，使得在制備微孔尖晶石時(shí)的燒結(jié)溫度降低50℃~150℃，減少了保溫時(shí)間，大大節(jié)約產(chǎn)品生產(chǎn)成本。所得該微孔尖晶石在本發(fā)明中降低了耐火磚的熱導(dǎo)率，降低了熱損耗，達(dá)到了更好的保溫隔熱性能；
步驟3）的干燥條件能夠適應(yīng)本發(fā)明工藝需求，提高磚體強(qiáng)度。
經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化配置最終獲得低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石磚。所檢測(cè)的典型物理性能與傳統(tǒng)鎂鋁尖石磚進(jìn)行了對(duì)比。
微孔尖晶石與重?zé)V砂混煉，壓機(jī)成型，燒結(jié)最終生成一種體密低，強(qiáng)度高，導(dǎo)熱系數(shù)低的新型的鎂鋁尖晶石堿性耐火磚。本發(fā)明提供的濕法燒結(jié)的微孔尖晶石，將氧化鋁、輕燒鎂和菱鎂礦加入一定的水進(jìn)行濕混，可以促進(jìn)各種原料和發(fā)泡劑分布均勻，使其中菱鎂礦不粘磨機(jī)壁，從而所磨泥漿粒度更細(xì)；本發(fā)明采用真空擠泥機(jī)成型，可使微孔尖晶石泥料中孔徑尺寸由原來(lái)的幾十微米降低到幾微米，同時(shí)也使泥料組成更加均勻，可塑性和密度均得到增加，保證了成型后坯體強(qiáng)度。本發(fā)明采用本發(fā)明燒結(jié)生產(chǎn)方法微孔尖晶石生產(chǎn)工藝所得的產(chǎn)品，體積密度大大減小，氣孔率較傳統(tǒng)工藝提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，氣孔孔徑大小均勻細(xì)密。采用本發(fā)明濕法燒結(jié)生產(chǎn)方法生產(chǎn)微孔尖晶石，解決了傳統(tǒng)干法生產(chǎn)環(huán)境差、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題；采用本發(fā)明濕法燒結(jié)生產(chǎn)方法生產(chǎn)微孔尖晶石，由于加水共磨所得泥漿顆粒較細(xì)，大大降低燒結(jié)溫度，大大節(jié)約產(chǎn)品成本，從而更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石耐火磚的顯微鏡觀(guān)察照片；1是方鎂石；2是微孔尖晶石。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，其中實(shí)施例1為最佳實(shí)施例。
實(shí)施例1
1）將重?zé)V砂和制得的微孔尖晶石按照78：22的質(zhì)量比干混后再加水以及結(jié)合劑進(jìn)行濕混；其中，微孔尖晶石體積密度為2.45g/cm3，氣孔率在26%，最可幾氣孔孔徑在1.7um；重?zé)V砂和微孔尖晶石的粒度級(jí)配包括粉料和顆粒料，粒度分布遵循安卓森方程，
式中，udp為累計(jì)篩下百分?jǐn)?shù)，%；dpmax=4mm；q=1/2；
2）然后使用壓力機(jī)打壓成半成品磚坯，在烘干窯內(nèi)80℃~120℃條件下烘干后進(jìn)入隧道窯在1480℃下燒成，微孔尖晶石的比例在耐火磚成品中所占的質(zhì)量比為22%。
實(shí)施例2
1）將重?zé)V砂制得的微孔尖晶石按照83：17的質(zhì)量比干混后再加水以及結(jié)合劑進(jìn)行濕混；其中，微孔尖晶石體積密度為2.3g/cm3，氣孔率在28%，最可幾氣孔孔徑在1.5um；重?zé)V砂和微孔尖晶石的粒度級(jí)配包括粉料和顆粒料，粒度分布遵循安卓森方程，
式中，udp為累計(jì)篩下百分?jǐn)?shù)，%；dpmax=4mm；q=1/3；
2）然后使用壓力機(jī)打壓成半成品磚坯，在烘干窯內(nèi)80℃~120℃條件下烘干后進(jìn)入隧道窯在1460℃下燒成，微孔尖晶石的比例在耐火磚成品中所占的質(zhì)量比為17%。
表1：各實(shí)施例和對(duì)比例物理性能
表2：將樣品磚熱面插入電爐爐膛內(nèi)（溫度1200℃）保溫24小時(shí)，然后通過(guò)紅外線(xiàn)測(cè)溫儀測(cè)試耐火磚從熱面?zhèn)鬟f到冷面的溫度?？梢钥吹絺鬟f到低導(dǎo)熱鎂鋁尖晶石磚冷面溫度比傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石磚低了大約60℃左右。
從實(shí)施例與傳統(tǒng)鎂鋁尖晶石磚的性能對(duì)比可以看出本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在低密度的情況下大大的提高高溫抗折強(qiáng)度，并降低導(dǎo)熱系數(shù)。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。