本发明涉及耐火材料技术领域，特别涉及一种镁质合成材料的制备方法。
背景技术：
镁质合成材料的主要矿物氧化钙、氧化镁是熔点极高的物质，化学稳定性高；白云石矿或者菱镁矿烧结前期主要受到传热过程控制，试样烧结时热量有一个由外向内的传热过程，颗粒表面受热先分解，同时释放CO2生成高活性的微晶，热量经一段时间传递到内部颗粒时，表面高活微晶颗粒由于受热时间过长出现烧结现象，形成具有一定强度保留菱镁矿结构外形的硬壳，即所谓的“母盐假象”，大量“母盐假象”在轻烧粉体中的存在会严重影响轻烧粉体的均匀性和试样后期烧结致密性，假象之间相互独立呈孤岛状分布。试样内部还存在大量缝隙及不规则孔洞，广泛分布在团聚体内部、团聚体之间。气孔尺寸整体比较大，且相互连通形成超大气孔。轻烧粉体中假象的普遍存在会导致成型时致密化困难，阻碍试样的烧结。
在生产、存贮以及运输过程中的水化问题，一直是限制镁质尤其是镁钙质耐火材料普及应用的瓶颈，改善烧结、合成工艺一直是镁质合成材料研究的中心内容。
上述问题要求要提高镁质合成材料的致密度。为提高镁质合成材料的致密度，主要通过提高烧结温度，即采用超高温窑炉烧成镁质合成材料；二步煅烧法，即以轻烧石灰石、菱镁矿或轻烧白云石压成荒坯，再经1600～1700℃烧成，也在一定程度上提高了镁质合成材料的抗水化性能；通过添加烧结助剂提高合成镁质合成材料的致密度也是当前广泛采用的方法。
本发明结合添加烧结助剂、活性纳米材料技术与机械活化措施旨在探索新的原料处理工艺，以此制备高致密度、抗水化性好的镁质合成材料，广泛应用于干式料、捣打料等领域。
技术实现要素：
本发明提供一种镁质合成材料的制备方法，解决现有的镁质合成材料致密度低、抗水化性能不好的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种镁质合成材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将轻烧镁钙粉充分细磨，粉料粒径达到20微米以下，得到轻烧钙镁粉细粉，另外，将铁红充分细磨，粉料粒径达到30～50微米；
(2)将步骤(1)得到的细粉与细磨铁红粉进行共磨，并在共磨过程中均匀添加活性纳米碳酸钙，所述活性纳米碳酸钙的添加量为细粉和细磨铁红粉重量的1％～8％；
(3)向步骤(2)得到的共磨细粉加水，放入碾压机中搅拌轮碾，待搅拌均匀、碾压起热温度≥40℃；
(4)将步骤(3)得到的湿粉加入压球机压密、压球过程制成球坯；
(5)将步骤(4)得到的球坯，自然干燥；
(6)将步骤(5)得到的干坯放入窑中进行烧制，烧成温度为1600～1700℃，保温2～6小时，得到镁质合成材料。
其中，优选地，所述步骤(1)得到的轻烧钙镁粉细粉中的CaO含量＞8％。
其中，优选地，所述步骤(3)中水的添加量为所述共磨细粉重量的15～20％。
其中，优选地，所述步骤(5)自然干燥后球坯的水分小于0.4％。
本发明有益效果：
本发明的特点在于纳米活性碳酸钙添加剂分散度高，具有极大的比表面积，因而具有很高的表面能，能更好的活化晶格，增加烧结驱动力，另外，纳米活性添加剂与镁钙砂、铁红接触界面大，增加质点快速扩散面积，提高烧结活性加速烧结进程，降低烧结温度，提高致密速率，促进微观结构均匀一致；轻烧镁钙粉充分细磨破坏轻烧过程中产生的母盐假象，同时，利用机械活化提高轻烧镁钙粉的烧结活性；充分细磨铁红经碾压机混碾与轻烧镁钙粉混合更均匀，有效接触面积更大且活性更高，有利于提高烧结性能，所以可以在相对较低的烧成温度、较短的烧成时间内制得镁质合成料，既有效地降低煤耗、控制生产成本，又保证镁质合成料的充分烧结，提高镁质合成料烧结致密性。
用本发明方法制备的镁质合成料，游离CaO含量7～50％，体积密度≥3.3g/cm3，显气孔率≤0.5％，抗水化性能良好。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
实施例1
本实施例提供一种镁质合成材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将轻烧镁钙粉充分细磨，粉料粒径达到小于20um，将铁红充分细磨，粉料粒径达到30～50微米；
(2)将步骤(1)得到的细粉与细磨铁红粉进行共磨，并在共磨过程中均匀添加活性纳米碳酸钙，所述活性纳米碳酸钙的添加量为细粉和细磨铁红粉重量的4％；
(3)将步骤(2)得到的细粉置入高速碾压机中搅拌轮碾，外加原料质量比为20％的水，待搅拌均匀、碾压起热温度≥40℃；水的添加量为所述共磨细粉重量的20％；
(4)将步骤(3)得到的湿粉经压球机压密、压球过程制成球坯；
(5)将步骤(4)得到的球坯，自然干燥24小时，待球坯水分小于0.4％；
(6)将步骤(5)得到的干坯放入窑中进行烧制，烧成温度为1600℃，保温6小时，即得镁质合成材料。
本实施例制备的镁质合成料，游离CaO含量25％，体积密度3.5g/cm3，显气孔率0.4％，抗水化性能良好。
实施例2：
本实施例提供一种镁质合成材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将轻烧镁钙粉充分细磨，粉料粒径达到小于20um，将铁红充分细磨，粉料粒径达到30-50微米；
(2)将步骤(1)得到的细粉与细磨铁红粉进行共磨，并在共磨过程中均匀添加活性纳米碳酸钙，所述活性纳米碳酸钙的添加量为细粉和细磨铁红粉重量的1％；
(3)将步骤(2)得到的细粉置入高速碾压机中搅拌轮碾，外加原料质量比为20％的水，待搅拌均匀、碾压起热温度≥40℃；水的添加量为所述共磨细粉重量的15％；
(4)将步骤(3)得到的湿粉经压球机压密、压球过程制成球坯；
(5)将步骤(4)得到的球坯，自然干燥24小时，待球坯水分小于0.4％；
(6)将步骤(5)得到的干坯放入窑中进行烧制，烧成温度为1650℃，保温4小时，即得镁质合成材料。
本实施例制备的镁质合成料，游离CaO含量7～50％，体积密度≥3.3g/cm3，显气孔率≤0.5％，抗水化性能良好。
实施例3：
本实施例提供一种镁质合成材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将轻烧镁钙粉充分细磨，粉料粒径达到小于20um，将铁红充分细磨，粉料粒径达到30-50微米；
(2)将步骤(1)得到的细粉与细磨铁红粉进行共磨，并在共磨过程中均匀添加活性纳米碳酸钙，所述活性纳米碳酸钙的添加量为细粉和细磨铁红粉重量的8％；
(3)将步骤(2)得到的细粉置入高速碾压机中搅拌轮碾，外加原料质量比为20％的水，待搅拌均匀、碾压起热温度≥40℃；水的添加量为所述共磨细粉重量的16％；
(4)将步骤(3)得到的湿粉经压球机压密、压球过程制成球坯；
(5)将步骤(4)得到的球坯，自然干燥24小时，待球坯水分小于0.4％；
(6)将步骤(5)得到的干坯放入窑中进行烧制，烧成温度为1700℃，保温2小时，即得镁质合成材料。
本实施例制备的镁质合成料，游离CaO含量7％，体积密度3.3g/cm3，显气孔率0.5％，抗水化性能良好。
实施例4：
本实施例提供一种镁质合成材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将轻烧镁钙粉充分细磨，粉料粒径达到小于20um，将铁红充分细磨，粉料粒径达到30-50微米；
(2)将步骤(1)得到的细粉与细磨铁红粉进行共磨，并在共磨过程中均匀添加活性纳米碳酸钙，所述活性纳米碳酸钙的添加量为细粉和细磨铁红粉重量的5％；
(3)将步骤(2)得到的细粉置入高速碾压机中搅拌轮碾，外加原料质量比为20％的水，待搅拌均匀、碾压起热温度≥40℃；水的添加量为所述共磨细粉重量的18％；
(4)将步骤(3)得到的湿粉经压球机压密、压球过程制成球坯；
(5)将步骤(4)得到的球坯，自然干燥24小时，待球坯水分小于0.4％；
(6)将步骤(5)得到的干坯放入窑中进行烧制，烧成温度为1600℃，保温6小时，即得镁质合成材料。
本实施例制备的镁质合成料，游离CaO含量30％，体积密度5.1g/cm3，显气孔率0.3％，抗水化性能良好。
实施例5：
本实施例提供一种镁质合成材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将轻烧镁钙粉充分细磨，粉料粒径达到小于20um，将铁红充分细磨，粉料粒径达到30-50微米；
(2)将步骤(1)得到的细粉与细磨铁红粉进行共磨，并在共磨过程中均匀添加活性纳米碳酸钙，所述活性纳米碳酸钙的添加量为细粉和细磨铁红粉重量的6％；
(3)将步骤(2)得到的细粉置入高速碾压机中搅拌轮碾，外加原料质量比为20％的水，待搅拌均匀、碾压起热温度≥40℃；水的添加量为所述共磨细粉重量的19％；
(4)将步骤(3)得到的湿粉经压球机压密、压球过程制成球坯；
(5)将步骤(4)得到的球坯，自然干燥24小时，待球坯水分小于0.4％；
(6)将步骤(5)得到的干坯放入窑中进行烧制，烧成温度为1650℃，保温4小时，即得镁质合成材料。
本实施例制备的镁质合成料，游离CaO含量7～50％，体积密度≥3.3g/cm3，显气孔率≤0.5％，抗水化性能良好。
实施例6：
本实施例提供一种镁质合成材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将轻烧镁钙粉充分细磨，粉料粒径达到小于20um，将铁红充分细磨，粉料粒径达到30-50微米；
(2)将步骤(1)得到的细粉与细磨铁红粉进行共磨，并在共磨过程中均匀添加活性纳米碳酸钙，所述活性纳米碳酸钙的添加量为细粉和细磨铁红粉重量的3％；
(3)将步骤(2)得到的细粉置入高速碾压机中搅拌轮碾，外加原料质量比为20％的水，待搅拌均匀、碾压起热温度≥40℃；水的添加量为所述共磨细粉重量的20％；
(4)将步骤(3)得到的湿粉经压球机压密、压球过程制成球坯；
(5)将步骤(4)得到的球坯，自然干燥24小时，待球坯水分小于0.4％；
(6)将步骤(5)得到的干坯放入窑中进行烧制，烧成温度为1700℃，保温2小时，即得镁质合成材料。
本实施例制备的镁质合成料，游离CaO含量50％，体积密度6.1g/cm3，显气孔率0.4％，抗水化性能良好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。