亚铁铝镁耐火材料及其制备方法
【专利摘要】本发明属于耐火材料【技术领域】，涉及一种亚铁铝镁耐火材料及其制备方法，耐火材料的化学成份为Fe2O3、Al2O3、MgO，其中Fe2O3：Al2O3质量比例为35-60：65-40，且含有以Fe2O3+Al2O3计量的15-40％质量的MgO，所述的化学成分都是将FeO换算为Fe2O3来计算。本发明避免铁在不同价态之间变化而导致的体积效应，铁离子在高温下的扩散阻力增大，尤其在以MgO为主的材料中，减缓铁离子在MgO中的扩散深度，同时提供一种亚铁铝镁耐火材料的制备方法，合成工艺简单、易于实施。
【专利说明】亚铁铝镁耐火材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于耐火材料【技术领域】，涉及一种亚铁铝镁耐火材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着环保意识的增强，开发环境友好型产品是适应工业生产和发展的必须。对于水泥回转窑用内衬材料，要求该内衬材料必须具有很好的结构柔韧性。普遍使用的镁铬砖由于在生产和使用过程中会产生六价铬有毒物而对环境造成严重污染。
[0003]国内外对铁铝尖晶石的合成都采用烧结法或电熔法。对烧结法合成铁铝尖晶石来说，一般式以氧化铁(四氧化三铁或三氧化二铁)铁和氧化铝为起始原料，氧化铁在弱还原气氛下才能存在，然后与氧化铝反应形成铁铝尖晶石。国外对含铁铝尖晶石的镁质耐火材料所用的铁铝尖晶石多是采用电熔法生产的，但能耗高、价格昂贵。
[0004]亚铁铝尖晶石在自然界中存在极少，只能采用人工合成。如CN200710053793.3所述的“一种合成铁铝尖晶石的方法”采用A1203、A1 (OH)3^Al2O3 -H2O以及矾土等与Fe203、Fe0及Fe3O4等含铁化合物混合；在材料中引入T12作为烧结助剂，改善材料的烧结性能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种亚铁铝镁耐火材料，避免铁在不同价态之间变化而导致的体积效应，同时提供一种亚铁铝镁耐火材料的制备方法，合成工艺简单、易于实施。
[0006]本发明亚铁铝镁耐火材料，耐火材料的化学成份为Fe203、A1203、MgO，其中Fe2O3:Al2O3质量比例为35-60:65-40，且含有以Fe203+Al203计量的15-40%质量的MgO，所述的化学成分都是将FeO换算为Fe2O3来计算。
[0007]该耐火材料经XRD检测，物相为FeAl2O4和/或MgAl2O2和/或Mg (Fe) O和/或MgFe2O4,或这几种物相的固溶体。
[0008]本发明亚铁铝镁耐火材料的制备方法，制备步骤如下:
[0009]所述的制备方法是将含铁化合物、含铝化合物、含镁化合物材料所述比例配料，外加3-5%结合剂，经混合、成型、坯体干燥后，在高温窑中经1300-1700°C、保温4-6小时，自然冷却后取出，其中，含氧化铝型原料和含铁型原料的粒度都在170目以下。
[0010]还原气氛米用空气埋碳气氛。
[0011]所述的含铝化合物是烧结铝矾土、水铝石、氢氧化铝或工业氧化铝中的一种或几种。
[0012]所述的含镁化合物为菱镁矿、轻烧镁粉中的一种或几种。
[0013]所述的含铁化合物为轧钢皮、氧化铁红或铁粉中的一种或几种。
[0014]所用的结合剂包括淀粉、树脂、糊精、糖浆废弃物或纤维素中的一种或几种。
[0015]相对于目前的烧结和电熔的铁铝尖晶石原料，本发明的亚铁铝镁系原料，铁离子在高温下的扩散阻力增大，使铁离子不易扩散出去而稳定在结构内，如此可以保证该原料在高温下使用的体积稳定性；尤其在以MgO为主的材料中，可以减缓铁离子在MgO中的扩散深度，保持镁质材料稳定性。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0017]本发明亚铁铝镁耐火材料，避免铁在不同价态之间变化而导致的体积效应，铁离子在高温下的扩散阻力增大，尤其在以MgO为主的材料中，减缓铁离子在MgO中的扩散深度，同时提供一种亚铁铝镁耐火材料的制备方法，合成工艺简单、易于实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1、实施例1产品的xrd图。
[0019]图2、实施例2产品的xrd图。
[0020]图3、实施例3产品的xrd图。
[0021 ] 图4、实施例4产品的xrd图。
[0022]图5、实施例5产品的xrd图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0024]实施例1
[0025]按照轧钢皮细粉和工业氧化铝粉按照质量比Fe2O3 =Al2O3为35:65进行配料、共磨，然后加菱镁矿，菱镁矿中含MgO质量为以Fe203+Al203计量的20%，再加入3%的糊精和纤维素混炼。经压力机成型、干燥后进入高温窑升温；在高温窑中经1600°C、空气埋碳气氛保护下保温5小时后自然冷却取出。
[0026]反应气氛为空气埋碳气氛。
[0027]本实施例所合成的耐火材料，经X射线衍射检测，物相为复合尖晶石，没有残余的铁氧化、方镁石或刚玉等，物相反应完全。
[0028]实施例2
[0029]按照氧化铁红细粉和氢氧化铝粉按照质量比Fe2O3 =Al2O3为50:50进行配料，再加入轻烧镁粉，轻烧镁粉中含MgO质量为以Fe203+Al203计算质量的20%，共磨，然后加入5%的酚醛树脂混炼。经压力机成型、干燥后进入高温窑升温；在高温窑中经1550°C、空气埋碳气氛保护下保温6小时后自然冷却取出。
[0030]反应气氛为空气埋碳气氛。
[0031]本实施例所合成的耐火材料，经X射线衍射检测，物相为物相为复合尖晶石和方镁石固溶体。
[0032]实施例3
[0033]按照氧化铁红细粉与单质铁的混合物和刚玉铝粉按照质量比Fe2O3 =Al2O3为60:40进行配料，再加入电熔镁砂粉，电熔镁砂粉中含MgO质量为以Fe203+Al203计算质量的20%，共磨，然后加入2%的糊精混炼。经压力机成型、干燥后进入高温窑升温；在高温窑中经1550°C、空气埋碳气氛保护下保温5小时后自然冷却取出。
[0034]反应气氛为空气埋碳气氛。
[0035]本实施例所合成的耐火材料，经X射线衍射检测，物相为复合尖晶石及方镁石固溶体。
[0036]实施例4
[0037]按照氧化铁红细粉和烧结矾土细粉按照质量比Fe2O3 =Al2O3为48:52进行配料，再加入电熔镁砂粉，电熔镁砂粉中含MgO质量为以Fe203+Al203计算质量的33%，共磨，然后加入2%的淀粉和树脂混炼。经压力机成型、干燥后进入高温窑升温；在高温窑中经1300°C、空气埋碳气氛下保温4小时后自然冷却取出。
[0038]反应气氛为空气埋碳气氛。
[0039]本实施例所合成的耐火材料，经X射线衍射检测，物相为复合尖晶石和方镁石固溶体。
[0040]实施例5
[0041]按照轧钢皮细粉和工业氧化铝粉按照质量比Fe2O3 =Al2O3为40:60进行配料、共磨，然后加菱镁矿，菱镁矿中含MgO质量为以Fe203+Al203计量的40%，再加入3%的糖浆废弃物混炼。经压力机成型、干燥后进入高温窑升温；在高温窑中经1700°C、空气埋碳气氛保护下保温5小时后自然冷却取出。
[0042]反应气氛为空气埋碳气氛。
[0043] 本实施例所合成的耐火材料，经X射线衍射检测,物相为复合尖晶石。
【权利要求】
1.一种亚铁铝镁耐火材料，其特征在于，耐火材料的化学成份为Fe203、Al203、Mg0，其中Fe203、Al2O3 质量比例为 35-60 =65-40,且含有以 Fe203+Al203 计量的 15-40%质量的 MgOjjf述的化学成分都是将FeO换算为Fe2O3来计算。
2.根据权利要求1所述的亚铁铝镁耐火材料,其特征在于,该耐火材料经XRD检测，物相为FeAl2O4和/或MgAl2O2和/或Mg(Fe) O和/或MgFe2O4,或这几种物相的固溶体。
3.—种权利要求1所述的亚铁铝镁耐火材料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下: 所述的制备方法是将含铁化合物、含铝化合物、含镁化合物材料所述比例配料，外加3-5%结合剂，经混合、成型、坯体干燥后，在高温窑中经1300-1700°C、保温4-6小时，自然冷却后取出，其中，含氧化铝型原料和含铁型原料的粒度都在170目以下。
4.根据权利要求3所述的亚铁铝镁耐火材料的制备方法，其特征在于，反应气氛为空气埋碳气氛。
5.根据权利要求4所述的亚铁铝镁耐火材料的制备方法，其特征在于，还原气氛采用空气埋碳气氛。
6.根据权利要求3所述的亚铁铝镁耐火材料的制备方法，其特征在于，所述的含铝化合物是烧结铝矾土、水铝石、氢氧化铝或工业氧化铝中的一种或几种。
7.根据权利要求 3所述的亚铁铝镁耐火材料的制备方法，其特征在于，所述的含镁化合物为菱镁矿、轻烧镁粉中的一种或几种。
8.根据权利要求3所述的亚铁铝镁耐火材料的制备方法，其特征在于，所述的含铁化合物为轧钢皮、氧化铁红或铁粉中的一种或几种。
9.根据权利要求3所述的亚铁铝镁耐火材料的制备方法，其特征在于，所用的结合剂包括淀粉、树脂、糊精、糖浆废弃物或纤维素中的一种或几种。
【文档编号】C04B35/66GK104072171SQ201410334203
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】陈俊红, 封吉圣, 贾元平, 赵兵, 朱波, 孙加林, 李勇, 薛文东 申请人:淄博市鲁中耐火材料有限公司, 北京科技大学