专利名称：一种高性能镁橄榄石耐火原料及其制备方法
一种高性能镁橄榄石耐火原料及其制备方法技术领域
本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种高性能镁橄榄石耐火原料及其制备方法。
背景技术：
镁橄榄石晶体熔点1890°C，为岛状硅酸盐结构，具有熔点高、导热系数低、化学性质稳定、耐金属熔体和渣侵蚀性高等优良特性。但天然镁橄榄石的杂质含量不仅较高且烧失量大，即使经高温煅烧处理仍不能满足高档耐火制品的要求。天然镁橄榄石中含有的如 Fe2O3^ SiO2, Al2O3等杂质，在矿物中或高温下将会形成低熔物，如铁橄榄石、钙镁橄榄石、透辉石、钙长石、堇青石等，进而将会降低制品的耐火度和荷重软化温度；因杂质成分的存在导致多种矿相并存，造成耐火制品高温下性质的不稳定，严重影响了耐火材料生产和耐火材料产品的推广。
现有技术中也有一些有关镁橄榄石制备的方法，但都存在一定的不足如以蛇纹石尾矿为主要原料(万建东，东海县蛇纹石尾矿转化为镁橄榄石的研究.非金属矿， 1997，3: 61-63)，经细磨、成型、烧成得到致密镁橄榄石原料，但由于原料中如Fe203、CaO 等杂质含量较高，将导致所制备的镁橄榄石高温性质的不稳定，限制了其在耐火制品中的应用；另如“用菱镁矿尾矿和滑石尾矿合成高纯镁橄榄石的方法”(201110159148)专利技术，以菱镁矿尾矿和滑石尾矿为主体原料，加入添加剂和结合剂，经配料、混料、成型、烘干、 高温合成和破碎等工序制得使用温度高于1600°C、体积密度大于2. 55g/cm3的高纯镁橄榄石耐火原料，但该技术采用的原料及产物中含有一定量的氧化铁，将会影响最终产物在高温下的使用效果，受制备方法限制，该技术无法制得高密度的镁橄榄石，比如在确保高温性能优异的前提下，体积密度大于2. 9 g/cm3的致密镁橄榄石；又如“用铁尾矿生产镁橄榄石耐火材料的方法”(ZL200610047981)专利技术，在铁尾矿与轻烧镁粉的混合料中加入橄榄石熟料、可烧失物、结合剂和水，经搅拌、成型、干燥、保温和烧成，制得镁橄榄石耐火材料， 该技术采用的原料中有较高含量的铁，将会显著影响产物的高温性能，进而无法在与侵蚀介质、还原气氛、碱性粉尘等接触的高温环境下长期使用；再如“轻质镁橄榄石砖及其制造方法”(200610134805)专利技术，将橄榄石砂、镁砂、焦炭和木炭等混合，经干燥、烧成、切、 磨制得使用温度达到1540°C的轻质镁橄榄石砖。
总之，在现有技术中的关于镁橄榄石材料或镁橄榄石砖的制备方法，都存在一些不足或原料中含有铁、钙等杂质，导致产品高温性质的不稳定；或制备的产物为轻质材料。因而都不能满足与侵蚀介质、还原气氛、碱性粉尘等接触的高温环境对耐火材料产品的体积密度、气孔率和高温性质的要求。发明内容
本发明旨在克服现 有技术的不足，目的是提供一种原料来源广泛、生产成本低和易于烧结的高性能镁橄榄石耐火原料的制备方法，用该方法制备的高性能镁橄榄石耐火原料体积密度大、气孔率低和高温性质稳定。
为实现上述目的，本发明的技术方案是将65^85wt%的菱镁矿细粉和15 35wt%的硅质原料细粉混合，制得混合料；再外加所述混合料f 10wt%的结合剂，置于球磨机中球磨 Γ3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3 10wt%的水，搅拌1(Γ30分钟，压制成坯体，干燥；将干燥后的坯体在120(Tl40(rC条件下煅烧，保温广3小时，制得煅烧料。
将煅烧料破碎，粉磨至粒度小于O. 045mm,再外加所述煅烧料O. 2^2wt%的添加剂和广10被％的结合剂，置于球磨机中球磨f3小时，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入3 10wt%的水，搅拌1(Γ30分钟，压制成坯体，干燥，最后将干燥后的坯体在 145(T165(TC条件下进行二次煅烧，保温广3小时，制得高性能镁橄榄石耐火原料。
所述菱镁矿细粉中的Al2O3XaO和Fe2O3的杂质含量小于1. 2wt% ;所述菱镁矿细粉的粒径小于O. 045mm。
所述硅质原料细粉为天然粉石英细粉、纳米二氧化硅、石英砂细粉和铁合金除尘粉中的一种；所述硅质原料细粉中的CaO和Fe2O3的杂质含量小于O. 5 wt%，粒径小于O. 045 mm η
所述添加剂为碳化硅、氮化硅和二氧化钛中的一种以上；所述添加剂中的Fe2O3的含量小于lwt%,粒径小于O. 045 mm。
所述结合剂为蔗糖、半乳糖、葡萄糖和工业糊精粉中的一种。
所述压制的压力为45 55MPa。
由于采用上述技术方案，本发明所采用的原料来源广泛，生产成本低，各种原料颗粒之间紧密接触，易于烧结，物相结合良好，有利于提高产物的物理化学性能。
采用本发明所述方法制备的镁橄榄石耐火原料的体积密度大于2. 9 g/cm3，气孔率小于10 %，高温性质稳定，特别适合于有色金属和钢铁冶炼、水泥和玻璃等高温设备用耐火材料的制备。
因此，本发明具有原料来源广泛、`生产成本低和易于烧结的特点，所制备的高性能镁橄榄石耐火原料体积密度大、气孔率低和高温性质稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本发明做进一步的描述，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
的原料统一描述如下，各实施例中不再赘述菱镁矿细粉中的A1203、CaO和Fe2O3的杂质含量小于1. 2wt%，菱镁矿细粉的粒径小于O.045mm ；天然粉石英细粉、纳米二氧化硅、石英砂细粉和铁合金除尘粉中的CaO和Fe2O3的杂质含量均小于O. 5 wt%,粒径均小于O. 045 mm ；碳化娃、氮化娃和二氧化钛中的Fe2O3的含量均小于lwt%,粒径均小于O. 045 mm。
实施例1一种高性能镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将6 5 7 Ow t %的菱镁矿细粉和 3(T35wt%的天然粉石英细粉混合，制得混合料；再外加所述混合料f 3wt%的半乳糖，置于球磨机中球磨Γ3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3飞wt%的水，搅拌1(Γ30分钟，在压力为45 55MPa的条件下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在120(Tl300°C条件下煅烧，保温广3小时，制得煅烧料。
将煅烧料破碎，粉磨至粒度小于O. 045mm,再外加所述煅烧料f 2wt%的二氧化钛和广5被％的葡萄糖，置于球磨机中球磨f 3小时，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入3^5wt%的水，搅拌1(Γ30分钟，在压力为45飞5MPa的条件下压制成坯体，干燥，最后将干燥后的坯体在145(T155(TC条件下进行二次煅烧，保温广3小时，制得高性能镁橄榄石耐火原料。
本实施例所制备的高性能镁橄榄石耐火原料，经检测体积密度大于2. 9g/cm3,气孔率小于10% O
实施例2一种高性能镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将6 9 7 5 w t %的菱镁矿细粉和 25 31wt%的纳米二氧化娃混合,制得混合料；再外加所述混合料6 10wt%的工业糊精，置于球磨机中球磨Γ3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料7 10wt%的水，搅拌1(Γ30分钟，在压力为45 55MPa的条件下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在 120(Tl300°C条件下煅烧，保温广3小时，制得煅烧料。
将煅烧料破碎，粉磨至粒度小于O. 045 mm,再外加所述煅烧料O. 2"lwt%的二氧化钛和广5被％的半乳糖，置于球磨机中球磨f 3小时，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入8 10wt%的水，搅拌10 30分钟，在压力为45飞5MPa的条件下压制成坯体，干燥，最后将干燥后的坯体在155(T1650°C条件下进行二次煅烧，保温广3小时，制得高性能镁橄榄石耐火原料。
本实施例所制备的高性能镁橄榄石耐火原料，经检测体积密度大于2. 95g/cm3, 气孔率小于9. 5%。
实施例3一种高性能镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将75 80wt%的菱镁矿细粉和 2(T25wt%的天然粉石英细粉混合，制得混合料；再外加所述混合料3飞wt%的工业糊精， 置于球磨机中球磨广3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料5 8wt%的水，搅拌1(Γ30分钟，在压力为45 55MPa的条件下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在 130(Γ1400 条件下煅烧，保温广3小时 ，制得煅烧料。
将煅烧料破碎，粉磨至粒度小于O. 045mm,再外加所述煅烧料O.1 "O. 5wt%的碳化硅、O. Γ1. 5wt%的二氧化钛和5 10wt%的半乳糖，置于球磨机中球磨广3小时，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入5 8wt%的水，搅拌1(Γ30分钟，在压力为45 55MPa的条件下压制成坯体，干燥，最后将干燥后的坯体在150(Tl6(KrC条件下进行二次煅烧，保温广3 小时，制得高性能镁橄榄石耐火原料。
本实施例所制备的高性能镁橄榄石耐火原料，经检测体积密度大于2. 92g/cm3, 气孔率小于10%。
实施例4一种高性能镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将8 (Γ8 5wt%的菱镁矿细粉和 15^20wt%的石英砂细粉混合，制得混合料；再外加所述混合料7 10wt%的葡萄糖，置于球磨机中球磨1 3小时,制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料8 10wt%的水,搅拌1(Γ30 分钟，在压力为45飞5MPa的条件下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在130(Tl400°C条件下煅烧，保温广3小时，制得煅烧料。
将煅烧料破碎,粉磨至粒度小于O. 045 mm,再外加所述煅烧料O. 2 lwt%的碳化娃和l 5wt%的蔗糖，置于球磨机中球磨f 3小时，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入 7^10wt%的水，搅拌1(Γ30分钟，在压力为45飞5MPa的条件下压制成坯体，干燥，最后将干燥后的坯体在150(Tl60(rC条件下进行二次煅烧，保温广3小时，制得高性能镁橄榄石耐火原料。
本实施例所制备的高性能镁橄榄石耐火原料，经检测体积密度大于3g/cm3，气孔率小于9%。
实施例5一种高性能镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将6 9 7 5 w t %的菱镁矿细粉和 25^3lwt%的纳米二氧化娃混合,制得混合料；再外加所述混合料5 8wt%的鹿糖,置于球磨机中球磨1 3小时,制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3 5wt%的水,搅拌1(Γ30分钟，在压力为45 55MPa的条件下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在125(Tl350°C条件下煅烧，保温广3小时，制得煅烧料。
将煅烧料破碎,粉磨至粒度小于O. 045 mm,再外加所述煅烧料O. 5^0. 8wt%的氮化娃、O.1 O. 4wt%的碳化娃、O. 4 O. 8wt%的二氧化钛和5 10wt%的鹿糖，置于球磨机中球磨 Γ3小时，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入3 6wt%的水，搅拌1(Γ30分钟，在压力为45 55MPa的条件下压制成还体,干燥,最后将干燥后的还体在145(Tl550°C条件下进行二次煅烧，保温广3小时，制得高性能镁橄榄石耐火原料。
本实施例所制备的高性能镁橄榄石耐火原料，经检测体积密度大于2. 95g/cm3, 气孔率小于9%。
实施例6一种高性能镁橄榄石耐火原料及其制备方法。先将6 5 7 Ow t %的菱镁矿细粉和 3(T35wt%的铁合金除尘粉混合，制得混合料；再外加所述混合料l 5wt%的蔗糖，置于球磨机中球磨1 3小时,制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料5 8wt%的水,搅拌1(Γ30分钟，在压力为45 55MPa的条件下压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在125(Tl350°C条件下煅烧，保温广3小时，制得煅烧料。·
将煅烧料破碎，粉磨至粒度小于O. 045mm,再外加所述煅烧料O. 5"lwt%的二氧化钛、O. 5 lwt%的氮化娃和1 3 wt%的工业糊精,置于球磨机中球磨1 3小时,制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入8 10wt%的水，搅拌10 30分钟，在压力为45 55MPa的条件下压制成坯体，干燥，最后将干燥后的坯体在155(T165(TC条件下进行二次煅烧，保温广3小时，制得高性能镁橄榄石耐火原料。
本实施例制备的高性能镁橄榄石耐火原料经检测体积密度大于3g/cm3，气孔率小于9% ο
本具体实施方式
与现有技术相比具有以下积极效果1、原料来源广泛,生产成本低；2、物料颗粒紧密接触，易于烧结，物相结合良好，有利于提高产物的物理化学性能。
因此，用该方法制备的高性能镁橄榄石耐火原料的体积密度大于2.9g/cm3，气孔率小于10%，高温性质稳定，特别适合于有色金属和钢铁冶炼、水泥和玻璃等高温设备用耐火材料 的制备。
权利要求
1.一种高性能镁橄榄石耐火原料的制备方法，其特征在于将65、5wt%的菱镁矿细粉和15 35wt%的娃质原料细粉混合,制得混合料；再外加所述混合料l 10wt%的结合剂,置于球磨机中球磨1 3小时,制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3 10wt%的水,搅拌1(Γ30分钟，压制成坯体，干燥；将干燥后的坯体在120(Γ1400 条件下煅烧，保温f 3小时，制得煅烧料； 将煅烧料破碎，粉磨至粒度小于O. 045mm,再外加所述煅烧料O. 2^2wt%的添加剂和ri0wt%的结合剂，置于球磨机中球磨广3小时，制得二次球磨料；然后向二次球磨料中加入3^10wt%的水，搅拌1(Γ30分钟，压制成坯体，干燥，最后将干燥后的坯体在145(T165(TC条件下进行二次煅烧，保温广3小时，制得高性能镁橄榄石耐火原料。
2.根据权利要求1所述的高性能镁橄榄石耐火原料的制备方法，其特征在于所述菱镁矿细粉中的A1203、CaO和Fe2O3的杂质含量小于1. 2wt%，所述菱镁矿细粉的粒径小于O.045mm。
3.根据权利要求1所述的高性能镁橄榄石耐火原料的制备方法，其特征在于所述硅质原料细粉为天然粉石英细粉、纳米二氧化硅、石英砂细粉和铁合金除尘粉中的一种，所述硅质原料细粉中的CaO和Fe2O3的杂质含量小于O. 5 wt%，粒径小于O. 045 mm。
4.根据权利要求1所述的高性能镁橄榄石耐火原料的制备方法，其特征在于所述添加剂为碳化硅、氮化硅和二氧化钛中的一种以上，所述添加剂中的Fe2O3的含量小于lwt%44径小于O. 045 mm。
5.根据权利要求1所述的高性能镁橄榄石耐火原料的制备方法，其特征在于所述结合剂为蔗糖、半乳糖、葡萄糖和工业糊精粉中的一种。
6.根据权利要求1所述的高性能镁橄榄石耐火原料的制备方法，其特征在于所述压制的压力为45 55MPa。
7.根据权利要求Γ6项中任一项所述的高性能镁橄榄石耐火原料的制备方法所制备的高性能镁橄榄石耐火原料。
全文摘要
本发明涉及一种高性能镁橄榄石耐火原料及其制备方法。其技术方案是将65～85wt%的菱镁矿细粉和15～35wt%的硅质原料细粉混合，再外加1～10wt%的结合剂，球磨1～3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3～10wt%的水，搅拌，压制成坯体，干燥，在1200～1400℃条件下煅烧，制得煅烧料。将煅烧料粉磨至粒度小于0.045mm，再外加煅烧料0.2～2wt%的添加剂和1～10wt%的结合剂，球磨制得二次球磨料；向二次球磨料中加入3～10wt%的水，搅拌，压制成坯体，干燥，在1450～1650℃条件下二次煅烧，制得高性能镁橄榄石耐火原料。本发明原料来源广泛、生产成本低和易于烧结，所制备的高性能镁橄榄石耐火原料体积密度大、气孔率低和高温性质稳定。
文档编号C04B35/66GK103030415SQ20131001646
公开日2013年4月10日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者王周福, 刘浩, 韩春晖, 王玺堂, 张保国, 马妍 申请人:武汉科技大学