一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法

文档序号:1848862阅读:193来源:国知局
专利名称:一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法
技术领域
本发明属于尖晶石耐火原料技术领域,具体涉及ー种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。
背景技术
镁铝尖晶石(MA)是ー种熔点高、热膨胀系数小(热膨胀系数(20 1000で)为7· 6X ΚΠ1)、热导率低(1000°C为5. 82ff/( m -K))、耐磨损、还原气氛下体积稳定性优良、抗K2O的硫酸盐侵蚀性强和抗Na2O的硫酸盐侵蚀性强的材料。
方镁石-尖晶石砖具有良好的热震稳定性,以及抗碱、氯、硫侵蚀性好等优点,是水泥窑用无铬碱性耐火材料未来发展的趋势。但是方镁石-尖晶石砖也存在弱点,即砖体粘挂窑皮性能较差,且砖中尖晶石组分在过热条件下易于水泥熟料中的C3S或C3A反应生成低熔点的C12A7,尖晶石与水泥熟料组分中C3S和C3A反应如下
(brick)(liquid phase)^12^7 (Mayenite phase)+M+しー+し山叫“ phase)
■^■(brick)+Lc3A (し过,Al,Si, Jh β}し 12八7 (Mayenite phase)+M+ L(iiquid phase) °故导致窑皮烧流,造成尖晶石矿物的蚀损,以上不足限制了它在水泥回转窑烧成带的使用。水泥回转窑的窑皮是由水泥熟料或粉尘自液相或半液相变成固体形成的。回转窑的窑皮具有保护耐火砖,降低高温、熟料液相及窑内气氛对耐火砖的剥落和侵蚀损毀,同时窑皮可以储存热能,降低回转窑的热损失。水泥回转窑由于服役龄期长,要求水泥回转窑用耐火砖具有良好的粘挂窑皮性能。研究具有优异的粘挂窑皮性能和良好的高温使用性能的尖晶石耐火原料,解决目前水泥窑用方镁石-尖晶石砖使用中存在的问题,实现水泥窑用耐火材料的长寿化和加快水泥行业的节能降耗,成为耐火材料行业的ー项重要课题。

发明内容
本发明g在克服现有技术缺陷,目的是提供ー种粘挂窑皮性能优异和高温使用性能良好的含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。为实现上述目的,本发明采用的技术方案是先将55 75wt%的氧化铝原料、20 ^40wt%的氧化镁原料和10wt%的生白云石共磨,烘干,混练,挤压成坯体;将坯体在11(T20(TC条件下保温12 48小时;再置入高温窑,在1600 1850で条件下煅烧,然后将煅烧后的产物破碎,即得含钙尖晶石耐火原料。所述氧化铝原料为エ业氧化铝、氢氧化铝、氧化铝微粉中的ー种以上;氧化铝中的Al2O3 含量ミ 96wt%,粒径< 1mm。所述氧化镁原料为轻烧氧化镁、氢氧化镁、菱镁矿中的ー种以上;氧化镁中的MgO含量> 96wt%,粒径< 1_。所述生白云石为市售矿物原料,生白云石的CaO3 · MgCO3含量彡98wt%,粒径ミ Imm0所述共磨的设备为球磨机,共磨后的混合料粒径彡O. 088mm占90%以上。所述混练是在烘干的混合料中加入混合料3 5wt%的有机结合剂进行混合;有机结合剂为羧甲基纤维素、甲基纤维素、聚こ烯醇、木质素磺酸钙中的ー种以上。由于采用上述技术方案,本发明利用镁铝尖晶石中引入的CaO制备出含ー种以上含钙物相的复相镁铝尖晶石原料。采用含钙尖晶石耐火原料所制备的方镁石-尖晶石砖在水泥回转窑烧成带使用过程中,利用水泥熟料中的C3A等液相或半液相与复相尖晶石原料中含钙物相在高温下发生化学反应,原位生成具有较高熔点的铝酸钙系化合物,而不是低熔点的C12A7,覆盖在方镁石-尖晶石砖砖体表面,减少了水泥熟料与该砖体的接触面积,有效缓冲水泥熟料中的液相对窑皮的剥落;同时,该砖中的镁铝尖晶石原料所含的弾性含钙物相能吸收热应力,进ー步提高了方镁石-尖晶石砖的抗热震性能。本发明所制备的含钙尖晶石耐火原料的主要物理性能是体积密度为2. 70 3. 50g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是MgAl2O4,次晶相为 CaAl4O7'或为 CaAl12O19、或为 CaAl4O7 和 CaAl12O190因此,本发明制备的含钙尖晶石耐火原料具有优异的粘挂窑皮性能和良好的高温使用性能,能有效提高水泥窑烧成带用方镁石-尖晶石砖的挂窑皮性,提高方镁石-尖晶石砖的抗热震性。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进ー步的描述,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
所涉及的技术參数统ー描述如下,实施例中不再赘
述エ业氧化招、氢氧化招和氧化招微粉中的Al2O3含量> 96wt%,粒径< Imm ;轻烧氧化镁、氢氧化镁和菱镁矿中的MgO含量彡96wt%,粒径彡Imm;生白云石为市售矿物原料,生白云石的CaO3 · MgCO3含量> 98wt%,粒径;^ Imm ;共磨的设备为球磨机,共磨后的混合料粒径(O. 088mm占90%以上;混练是在烘干的混合料中加入混合料3 5wt%的有机结合剂进行混合,有机结合剂为羧甲基纤维素、甲基纤维素、聚こ烯醇、木质素磺酸钙中的ー种以上。实施例I
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法先将55飞5wt%的氧化铝原料、3(T40wt%的氧化镁原料和f5wt%的生白云石共磨,烘干,混练,挤压成坯体;将坯体在11(T20(TC条件下保温12 48小时,再置入高温窑,在1600 1730で条件下煅烧,然后将煅烧后的产物破碎,即得含钙尖晶石耐火原料。本实施例中,氧化铝原料为エ业氧化铝;氧化镁原料为轻烧氧化镁。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为
2.70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa ;XRD检测结果为主晶相是MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O715 实施例2
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法先将65 75wt%的氧化铝原料、2(T30wt%的氧化镁原料和5 10wt%的生白云石共磨,烘干,混练,挤压成坯体,将坯体在11(T200°C条件下保温12 48小时;再置入高温窑,在173(T185(TC条件下煅烧,然后将煅烧后的产物破碎,即得含钙尖晶石耐火原料。本实施例中,氧化铝原料为氢氧化铝微粉;氧化镁原料为菱镁矿。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为
3.00 3. 50g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa ;XRD检测结果为主晶相是MgAl2O4,次晶相是 CaAl12O1915实施例3
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
氧化铝原料为氧化铝微粉;氧化镁原料为氢氧化镁外。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为2. 70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7 和 CaAl12Oigo实施例4
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
氧化铝原料为エ业氧化铝和氧化铝微粉;氧化镁原料为轻烧氧化镁。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为2. 70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7O实施例5
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例2 :
氧化铝原料为エ业氧化铝和氢氧化铝;氧化镁原料为氢氧化镁。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为2. 70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl12O19O实施例6
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
氧化铝原料为氧化铝微粉和氢氧化铝;氧化镁原料为菱镁矿。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为2. 70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7' CaAl12Oigo实施例7
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
、 氧化铝原料为エ业氧化铝;氧化镁原料为轻烧氧化镁和氢氧化镁。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为2. 70 3. 20g/cm3 ;显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7O实施例8
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例2 :
氧化铝原料为氢氧化铝;氧化镁原料为轻烧氧化镁和菱镁矿。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为3. 00 3· 50g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl12O19O实施例9
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
氧化铝原料为氧化铝微粉;氧化镁原料为菱镁矿和氢氧化镁。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为2. 70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7' CaAl12Oigo实施例10
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
氧化铝原料为エ业氧化铝、氢氧化铝和氧化铝微粉;氧化镁原料为轻烧氧化镁。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为
2.70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7O实施例11
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例2 :
氧化铝原料为エ业氧化铝、氢氧化铝和氧化铝微粉;氧化镁原料为菱镁矿。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为
3.00 3. 50g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl12O19O实施例12
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
氧化铝原料为エ业氧化铝、氢氧化铝和氧化铝微粉;氧化镁原料为氢氧化镁。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为2. 70 3. 20g/cm3 ;显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7 和 CaAl12019。实施例13
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
氧化铝原料为エ业氧化铝和氢氧化铝;氧化镁原料为轻烧氧化镁和氢氧化镁。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为
2.70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7O实施例14
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例2 :
氧化铝原料为エ业氧化铝和氧化镁微粉;氧化镁原料为轻烧氧化镁和菱镁矿。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为
3.00 3. 50g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相 是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl12O19O实施例15一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I:
氧化铝原料为氢氧化铝和氧化铝微粉,氧化镁原料为氢氧化镁和菱镁矿。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为2. 70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7 和 CaAl12019。实施例16
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I:
氧化铝原料为エ业氧化铝、氢氧化铝和氧化铝微粉;氧化镁原料为轻烧氧化镁和氢氧化镁。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为
2.70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7O实施例17
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例2 :
氧化铝原料为エ业氧化铝、氢氧化铝和氧化铝微粉;氧化镁原料为轻烧氧化镁和菱镁矿。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为
3.00 3. 50g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl12O19O实施例18
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
氧化铝原料为エ业氧化铝、氢氧化铝和氧化铝微粉;氧化镁原料为氢氧化镁和菱镁矿。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为2. 70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7 和 CaAl12019。实施例19
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
氧化铝原料为エ业氧化铝和氧化铝微粉;氧化镁原料为轻烧氧化镁、氢氧化镁和菱镁矿。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为
2.70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7O实施例20
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例2 :
氧化铝原料为エ业氧化铝和氢氧化铝;氧化镁原料为轻烧氧化镁、氢氧化镁和菱镁矿。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为
3.00 3. 50g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl12O19O实施例21一 种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I:
氧化铝原料为氢氧化铝和氧化铝微粉,氧化镁原料为轻烧氧化镁、氢氧化镁和菱镁矿。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为
2.70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7 和 CaAl12019。实施例22
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
氧化铝原料为エ业氧化铝、氢氧化铝和氧化铝微粉;氧化镁原料为轻烧氧化镁、氢氧化镁和菱镁矿。本实施例所制备的含钙尖晶石耐火原料的主要物理性能是体积密度为
2.70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7 和 CaAl12O190实施例23
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
氧化铝原料为エ业氧化铝;氧化镁原料为轻烧氧化镁、氢氧化镁和菱镁矿。本实施例所制备的含钙尖晶石耐火原料的主要物理性能是体积密度为
2.70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O715实施例24
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例2 :
氧化铝原料为氢氧化铝;氧化镁原料为轻烧氧化镁、氢氧化镁和菱镁矿。本实施例所制备的含钙耐火原料的主要物理性能是体积密度为
3.00 3. 50g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是 MgAl2O4,次晶相是 CaAl12O19O实施例25
一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。除下述原料外,其余同实施例I :
氧化铝原料为氧化铝微粉;氧化镁原料为轻烧氧化镁、氢氧化镁和菱镁矿。本实施例所制备的含钙尖晶石耐火原料的主要物理性能是体积密度为
2.70 3. 20g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是MgAl2O4,次晶相是 CaAl4O7 和 CaAl12O190本具体实施方式
利用镁铝尖晶石中引入的CaO制备出含ー种以上含钙物相的复相镁铝尖晶石原料。采用含钙尖晶石耐火原料所制备的方镁石-尖晶石砖在水泥回转窑烧成带使用过程中,利用水泥熟料中的C3A等液相或半液相与复相尖晶石原料中含钙物相在高温下发生化学反应,原位生成具有较高熔点的铝酸钙系化合物,而不是低熔点的C12A7,覆盖在方镁石-尖晶石砖砖体表面,減少了水泥熟料与该砖体的接触面积,有效缓冲水泥熟料中的液相对窑皮的剥落;同时,该砖中的镁铝尖晶石原料所含的弾性含钙物相能吸收热应力,进ー步提高了方镁石-尖晶石砖的抗热震性能。本具体实施方式
所制备的含钙尖晶石耐火原料的主要物理性能是体积密度为
2.70 3. 50g/cm3,显气孔率为5 20%,耐压强度为40 70MPa。XRD检测结果为主晶相是MgAl2O4,次晶相为 CaAl4O7'或为 CaAl12O19、或为 CaAl4O7 和 CaAl12O190因此,本具体实施方式
制备的含钙尖晶石耐火原料粘挂窑皮性能优异和高温使用
性能良好。
权利要求
1.一种含钙尖晶石耐火原料的制备方法,其特征在于先将55 75wt%的氧化铝原料、20 ^40wt%的氧化镁原料和10wt%的生白云石共磨,烘干,混练,挤压成坯体,将坯体在11(T20(TC条件下保温12 48小时;再置入高温窑,在160(Tl85(rC条件下煅烧,然后将煅烧后的产物破碎,即得含钙尖晶石耐火原料。
2.根据权利要求I所述的含钙尖晶石耐火原料的制备方法,其特征在于所述氧化铝原料为工业氧化铝、氢氧化铝、氧化铝微粉中的一种以上;氧化铝中的Al2O3含量> 96wt%,粒径 < 1_。
3.根据权利要求I所述的含钙尖晶石耐火原料的制备方法,其特征在于所述氧化镁原料为轻烧氧化镁、氢氧化镁、菱镁矿中的一种以上;氧化镁中的MgO含量> 96wt%,粒径^ Imnin
4.根据权利要求I所述的含钙尖晶石耐火原料的制备方法,其特征在于所述生白云石为市售矿物原料,生白云石的CaO3 MgCO3含量彡98wt%,粒径彡1mm。
5.根据权利要求I所述的含钙尖晶石耐火原料的制备方法,其特征在于所述共磨的设备为球磨机,共磨后的混合料粒径< 0. 088mm占90%以上。
6.根据权利要求I所述的含钙尖晶石耐火原料的制备方法,其特征在于所述混练是在烘干的混合料中加入混合料3 5wt%的有机结合剂进行混合;有机结合剂为羧甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇、木质素磺酸钙中的一种以上。
7.根据权利要求re项中任一项所述的含钙尖晶石耐火原料的制备方法所制备的含钙尖晶石耐火原料。
全文摘要
本发明具体涉及一种含钙尖晶石耐火原料及其制备方法。其技术方案是先将55~75wt%的氧化铝原料、20~40wt%的氧化镁原料和1~10wt%的生白云石共磨,烘干,混练,挤压成坯体;再将坯体在110~200℃条件下保温12~48小时,置入高温窑,在1600~1850℃条件下煅烧,然后将煅烧后的产物破碎,即得含钙尖晶石耐火原料。本发明制备的含钙尖晶石耐火原料具有优异的粘挂窑皮性能和良好的高温使用性能,能有效提高水泥窑烧成带用方镁石-尖晶石砖的挂窑皮性,提高方镁石-尖晶石砖的抗热震性。
文档编号C04B35/66GK102659436SQ20121016731
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者张家勤, 李寅, 李正坤, 罗琼, 顾华志, 黄奥 申请人:武汉科技大学, 江苏晶鑫高温材料有限公司
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