一种利用废弃的镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的方法
【专利摘要】本发明属于耐火材料【技术领域】，具体涉及制备轻质镁砖的方法，提供了一种工艺简单、环保的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的方法，具体为：以橄榄石粉矿为主要原料,以烧结镁砂作为镁质原料添加物，以焦炭作为制备镁橄榄石轻质耐火材料的烧失物,采用烧失法制备的轻质镁砖。本发明方法工艺简单，不但能够保护环境、降低成本，而且本发明制得的轻质镁砖抗震性能好。强度高。保温效果好，完全可替代现有技术的轻质镁砖。
【专利说明】一种利用废弃的镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于耐火材料【技术领域】，具体涉及一种利用废弃镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的制备方法。
【背景技术】
[0002]镁橄榄石属于正硅酸盐矿物，产于超基性岩构造带，常与铬铁矿共生。镁橄榄石其化学方程式为Mg2S14，属于橄榄石矿物中的一种，常含有2Fe0.S12和少量的Na、K和Al的氧化物的混合物。镁橄榄石在自然状态下的颜色随其纯度高低和含铁量多少呈现橄榄绿色、灰白色和青黑色，比重为3.10-3.40g/cm3，硬度为莫氏6.5_7级，不含游离态Si02。纯镁橄榄石晶体为无色透明体，加热时体积变化很小，耐火度大于1710°C，可不经煅烧直接用作耐火骨料。
[0003]镁橄榄石中的MgO含量一般为36%_45%，在我国主要分布在秦岭山脉中的河南西峡、陕西商南以及湖北的宜昌，总储量约为10亿吨。现在普遍使用的橄榄石MgO含量低于40%，不能直接运用到工业中，需要经过煅烧之后才能应用到冶金耐火材料中。因此部分镁橄榄石原料只能直接被用作制备抵挡镁钙磷肥的原料，资源利用率不高，在镁橄榄石的矿的开发利用过程中，约为30%的资源没有经济价值，不能得到充分的利用，只能废弃处理，不仅造成了资源浪费，而且对环境也造成了不利的影响。
[0004]国内也有针对废弃镁橄榄石矿综合利用的发明专利(CN200910063283.3)，其方法是使用盐酸和镁橄榄石矿粉在一定条件下反应后，利用酸浸液中加入碱溶液的方法制取氢氧化镁，反应后的固体滤渣与烧碱反应制取水玻璃，体系中的铁最终被制备成铁红。但是这种方法中所使用的盐酸具有强烈的挥发性、氨水等刺激性气体。对人体和环境都会造成影响，而且使用表述的工艺无法完全将氢氧化铁与氢氧化镁分离，造成最终产物纯度不高。
[0005]因此，废弃的镁橄榄石矿粉的回收利用对经济和环境保护两方面都具有非常重要的价值。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种工艺简单、环保且产品纯度高的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的方法。
[0007]为了达到以上技术效果，本发明的技术方案如下:
[0008]一种利用废弃的镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的方法，其特征在于:
[0009]以橄榄石粉矿为主要原料，添加镁质原料和烧失物.采用烧失法制备的镁橄榄石轻质耐火材料。
[0010]优选的，所述制备镁橄榄石轻质耐火材料添加的镁质原料为烧成烧结镁砂。
[0011]优选的，所述制备镁橄榄石轻质耐火材料添加的烧失物为焦炭。
[0012]应用本发明的技术方案，具有以下技术效果:制备的镁橄榄石轻质耐火材料的体积密度为:1.3g/cm3?1.7g/cm3 ;显气孔率为:45%?63% ;加热线:-0.1?-0.3%(1450°C,210;导热率低，约为0.3?0.6评.(m.K)^10
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体实施例来详细说明本发明的技术方案，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明的技术方案，但并不作为对本发明的限定。
[0014]实施例1
[0015]镁橄榄石耐火材料是以镁橄榄石(2Mg0-S12)和方镁石(MgO)为主要矿物成分的碱性耐火材料。根据Mg0.S12 二元系统相图，会生成两种化合物镁橄榄石(2Mg0.S12)和顽火辉石(Mg0.S12X镁橄榄石属斜方晶系，熔点较高，是一致熔融化合物，从常温至熔点间无晶型转变，晶型稳定，可使镁橄榄石耐火材料获得的良好的高温性能。而顽石低温时稳定，温度升高会发生晶型转变，在1100°C转化为斜顽辉石。斜顽辉石在1557°C熔融分解。由于顽火辉石矿物的存在会降低制品的高温性能，影响法让他尽可能转化为镁橄榄石矿物。
[0016]随温度升高，顽火辉石与MgO通过如下反应生成镁橄榄石:
[0017]MgSi03+Mg0 — Mg2S14
[0018]因此，制砖时必须添加一定量的镁砂以获得良好的矿物组成。
[0019]实施例2
[0020]由于橄榄石存在Fe3O4,在氧化气氛中烧成时发生如下反应:
[0021]2Fe304+2Mg0+l/202 — 3 (Mg0.Fe3O4)
[0022]如果在还原气氛中烧制，较低温度时即发生反应生成FeO。因此镁橄榄石耐火材料应在氧化气氛中烧制。生成的镁铁尖晶石对镁橄榄石耐火度影响不大。但原料中的铁氧化物含量也应加以限制，这是由于FeO的氧化和MgO -Fe3O4形成都伴有很大的体积膨胀，从而使制品松散难以烧结。一般认为，制造耐火材料的镁橄榄石粉矿中Fe3O4质量含量小于1%。
[0023]实施例3
[0024]镁橄榄石属斜方晶系，岛状结构的硅酸盐矿物，其晶体结构中负离子以六方密堆方式排列，结构牢固，结合力强。因此制砖过程中镁橄榄石矿物生成比较容易，但要客服结合力使晶体生长却很困难，这是生产镁橄榄石耐火材料的一个难点。通常镁橄榄石的形成反应在1450°C以下发生，但镁橄榄石晶体的长大和镁橄榄石制品的烧结却要在更高的温度下进行。同时，随着镁砂加入量的增加，烧结温度可能更高。如镁砂加入量20%的制品通常在1550°C才能烧结。
[0025]实施例4
[0026]分别比较烧结镁砂，轻烧镁粉和菱镁石粉作为镁质原料添加物对镁橄榄石隔热材料性能的影响，采用烧结镁砂作为镁质原料的试样在相同试验条件下体积密度和烧成线变化率小于采用轻烧镁粉或菱镁石粉作为镁质原料制成的试样。试验结果表明:烧成烧结镁砂是制备镁橄榄石轻质耐火材料的较适合原料。
[0027]实施例5
[0028]采用焦炭做为烧失物制备的试样在相同的试验条件下其体积密度小于采用无烟煤作为烧失物的试样，常温耐压强度也高于采用无烟煤作为烧失物的试样。试验结果表明:焦炭更适合作为制备镁橄榄石轻质耐火材料的烧失物。
[0029]实施例6
[0030]采用预合成镁橄榄石轻质原料制备的镁橄榄石轻质耐火材料，在体积密度相近的情况下其耐压强度明显高于采用橄榄石粉矿直接制备的镁橄榄石轻质耐火材料。对小样块进行的热震稳定性试验显示，其热震稳定性比采用镁橄榄石粉矿直接制备的试样提高一倍以上。
[0031]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种利用废弃的镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的方法，其特征在于:以橄榄石粉矿为主要原料，添加镁质原料和烧失物，采用烧失法制备。
2.根据权利要求1所述的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的方法，其特征在于:制备原料是以镁橄榄石(2Mg0.S12)和方镁石(MgO)为主要矿物成分的橄榄石粉矿。
3.根据权利要求1所述的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的方法，其特征在于:所述添加镁质原料为烧结镁砂。
4.根据权利要求1所述的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的方法，其特征在于:所述烧失物为焦炭。
5.根据权利要求2所述的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的方法，其特征在于:制备主要原料镁橄榄石粉矿中Fe3O4质量含量小于1%。
6.根据权利要求3所述的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的方法，其特征在于:镁砂加入量为20%时，烧结温度提高到1550°C。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的利用废弃的镁橄榄石矿粉制备轻质镁砖的方法，其特征在于:采用预合成镁橄榄石轻质原料制备轻质镁砖。
【文档编号】C04B38/06GK104250102SQ201310271917
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月29日 优先权日:2013年6月29日
【发明者】马明军, 吴清顺, 卓玉侠, 李克, 卓柯, 王奇云, 袁柳, 赵雷, 徐娜娜, 王俊杰 申请人:西峡宏泰镁橄榄石有限公司