专利名称：一种烧结镁质复相耐火材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐火材料。
背景技术：
水泥回转窑长期使用镁铬砖作为高温带窑衬。使用中，砖中的部分Cr会从Cr3+转变为剧毒和致癌的Cr6+，从而破坏环境和威胁人民的健康。10余年来，国内外在寻找镁铬砖的替代材料方面作了大量工作，但效果均不理想。其原因在于Cr2O3在镁质耐火材料中起改善直接结合、降低侵蚀速率、改善抗热震性和增强窑皮粘附的作用。这些有益作用只能为其他物质部分替代。因此，用单一物质替代铬铁矿不能获得满意的结果。
中国专利1378997A使用Fe2O3/Al2O3＝3∶7-2∶6，MgO含量为20-60％的镁铁复合尖晶石砂原料制砖。该种尖晶石的R2O3含量很高，只宜以颗粒形式加入。受侵蚀后，复合尖晶石附近容易生成溶洞。窑内气氛变化后，尖晶石颗粒易于产生较大的体积变化，从而减少材料的使用寿命。
中国专利1378992A使用或Fe2O3/Al2O3＝0∶10-6∶4，MgO含量为≈100-85％单一均质原料制砖。均质原料的物理性质相同，裂纹一旦产生则向消耗能量最小的方向扩展，扩展中难以遇见残余应力压缩、裂纹偏转或分叉、裂尖钝化等阻碍。因此，需要很高的R2O3含量才能获得所要求的抗热震性，从而使材料的抗侵蚀性受到影响。
中国专利03111675.2使用镁铁砂和含Cr2O3和含ZrO2的原料制砖。由于该材料使用了含铬的原料，不能避免铬公害。
镁质耐火材料中的方镁石具有很好的耐高温性和抗侵蚀性。但热膨胀系数很高，从而抗热震性很差。镁铬尖晶石、镁铝尖晶石和镁铁尖晶石都有较低的热膨胀系数，加入镁质材料中可以形成残余应力或微裂纹，从而使扩展中的裂纹得到偏转、分叉或钝化，提高材料的抗热震性。镁铬尖晶石熔点很高，有益于挂窑皮和提高抗侵蚀性，但严重污染环境。镁铝尖晶石熔点很高，但不耐侵蚀，不利于挂窑皮。镁铁尖晶石熔点很低，不耐侵蚀，有利于窑皮粘附但又不利于持久保持窑皮，还对窑内气氛变化敏感。所以，无论是使用单一还是仅仅复合使用上述尖晶石都不能达到同时保护环境和保证性能的目的。
因此，新型耐火材料的设计首先应该设法跳出抗侵蚀性、抗热震性和机械强度这个性能魔术三角。
抗侵蚀性要求将易于被侵蚀的物质包裹在耐侵蚀的物质内部，或者说所不抗侵蚀的作孤立相，抗侵蚀的作连续相。这样，抗侵蚀差的镁铝、镁铁尖晶石就不宜作为基体材料。
复合材料中的异质、异性的物质处将会产生残余应力。一旦，低膨胀物质物质作颗粒、高膨胀物质作基质，烧后的冷却中颗粒呈相对膨胀，从而易于产生以颗粒为中心的放射状微裂纹或与之相应的残余应力。此时，材料虽然可以具有较高的抗热震性和抗侵蚀性。但强度损失较大。反之，高膨胀物质作颗粒、低膨胀物质作基质时，烧后的冷却过程中颗粒呈相对收缩，从而易于在颗粒边界产生环状微裂纹或与之相应的残余应力。此时，材料可以具有较高的抗热震性，强度损失也不大，但抗侵蚀较差的镁铝、镁铁尖晶石作了连续相，材料的抗侵蚀性自然不好。
发明内容
本发明的目的在于发明一种镁质复相耐火材料，使其具有良好的机械强度、荷重软化温度、抗热震性和挂窑皮性。
本专利发现锆酸镧是一种具有高熔点、易于粘挂窑皮、又有利于提高抗热震性能的矿物。这样，就找到了解决抗侵蚀性、抗热震性和机械强度矛盾的办法。解决方案是主要由镁铁砂做粗、中骨料，用抗侵蚀性较好的镁砂-锆酸镧基质包裹镁铁砂，在粗、中骨料之间填充膨胀系数最高的镁砂细骨料。如抗热震性要求很高，还可以在材料中加入氧化锆细颗粒和少量镁铝尖晶石中颗粒。
本发明所述配方为(重量百分比)6-1mm 1-0.088mm ＜0.088mm镁铁砂 100-50％0 0镁砂 0-50％ 100-40％ 98-80％镁铝尖晶石 0-20％ 0-20％ 0脱硅锆 0 0-40％ 1-13％氧化镧 0 0 1-7％其中镁铁砂中三氧化二铁的含量为5-15％。所述各种原料中物料粒度为6-1mm的占总重量比的50-60％，1-0.088mm的占总重量比的10-20％，＜0.088mm的占总重量比25-38％。
符合上述粒度和成分要求的原料经称量、配合后，再经加入纸浆废液、混练、成型、干燥，在1600-1750℃烧成制得耐火砖。
具体实施例方式
实施例1粒度6-1mm、Fe2O3含量为12％的镁铁砂50％，1-0.088mm镁砂17％，＜0.088mm镁砂粉30％、＜0.088mm脱硅锆粉1％、＜0.088mm氧化镧粉2％配合后，外加3％纸浆废液，经混练、成型、干燥后，在1700℃烧成制得耐火砖。材料的性能为
实施例2粒度6-1mm、Fe2O3含量为8％的镁铁砂45％、镁铝尖晶石5％、镁砂10％；1-0.088mm镁砂8％、脱硅锆2％；＜0.088mm镁砂粉28％、＜0.088mm脱硅锆粉1％、＜0.088mm氧化镧粉1％配合后，外加3％纸浆废液，经混练、成型、干燥后，在1700℃烧成制得耐火砖。材料的性能为
从上可知新材料同时具有良好的机械强度、荷重软化温度、抗热震性和挂窑皮性研究基本达到了目的。该复相材料具有耐火性高、抗侵蚀性强、对气氛变化不甚敏感、抗热震性好和易挂窑皮等优点，可以用于水泥窑替代现有的镁铬质耐火材料，以避免镁铬砖中Cr6+产生的环境污染问题。
权利要求
1.一种烧结镁质复相耐火材料，其特征在于所述耐火材料的配方由镁铁砂、镁砂、镁铝尖晶石、脱硅锆、氧化镧配成，所述各种原料中物料粒度为6-1mm的占总重量比的50-60％，1-0.088mm的占总重量比的10-20％，＜0.088mm的占总重量比的25-38％，其中6-1mm颗粒的原料中镁铁砂占100-50％、镁砂占0-50％、镁铝尖晶石占0-20％，1-0.088mm颗粒的原料中镁砂占100-40％、镁铝尖晶石占0-20％、脱硅锆占0-40％，＜0.088mm颗粒的原料中镁砂占98-80％、脱硅锆占1-13％、氧化镧占1-7％，前述镁铁砂中三氧化二铁的含量为5-15％。
全文摘要
本发明所述耐火材料的配方由镁铁砂、镁砂、镁铝尖晶石、脱硅锆、氧化镧配成，所述各种原料中物料粒度为6－1mm的占总重量比的50－60％，1－0.088mm的占总重量比的10－20％，＜0.088mm的占总重量比的25－38％，其中6－1mm颗粒的原料中镁铁砂占100－50％、镁砂占0－50％、镁铝尖晶石占0－20％，1－0.088mm颗粒的原料中镁砂占100－40％、镁铝尖晶石占0－20％、脱硅锆占0－40％，＜0.088mm颗粒的原料中镁砂占98－80％、脱硅锆占1－13％、氧化镧占1－7％，前述镁铁砂中三氧化二铁的含量为5－15％。该复相材料具有耐火性高、抗侵蚀性强、对气氛变化不甚敏感、抗热震性好和易挂窑皮等优点，可以用于水泥窑替代现有的镁铬质耐火材料，以避免镁铬砖中Cr
文档编号C04B35/03GK1657485SQ200510055648
公开日2005年8月24日 申请日期2005年3月22日 优先权日2005年3月22日
发明者袁林, 王杰曾, 陈雪峰, 曹变梅, 赵洪亮, 杨瑞莲 申请人:北京瑞泰高温材料科技股份有限公司