本发明属于耐火材料技术领域，具体的说，涉及了一种含镁橄榄石的耐火砖及其制备方法。
背景技术：
耐火材料由于对高温介质良好的抗侵蚀性，以及具有保温隔热的性能，在冶金、石化、玻璃等高温行业被广泛使用。随着我国对节能降耗的重视程度不断提高，具有良好保温隔热效果的轻质耐火材料得到了更多的研究与发展。不定形耐火材料由于具有施工便利、生产成本低，以及衬体的整体结构性好等优势，而受到了特别的关注，其中尤以耐火浇注料应用得最为广泛。
现有的耐火砖大多为粘质隔热耐火砖，粘土砖主要由莫来石、玻璃相和方石英及石英所组成。通常以硬质粘土为原料，预先煅烧成熟料，然后配以软质粘土，以半干法或可塑法成型，温度在1300℃～1400℃烧成粘土砖制品。也可以加少量的水玻璃、水泥等结合剂制成不烧制品和不定形材料。还有这种耐火砖使用寿命短，不可再利用。另外，由于传统的耐火骨料中气孔尺寸较大，孔径多处于毫米级，这样当该材料在高温环境中使用时，由于通过气孔内气体辐射传热与对流传热的加剧，会使耐火材料的导热系数升高，进而降低了耐火材料的隔热保温效果，增大了热能的流失，导致能源成本的上升。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种具有较高的荷重软化温度、较高的耐腐蚀性的含镁橄榄石的耐火砖及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种含镁橄榄石的耐火砖，它包括下述质量百分数的原料：高铝矾土大颗粒19.5%～33%、镁橄榄石小颗粒21%～27%、硅藻土15%～25%、石英砂5%～9%、粉煤灰11%～28%、莫来石细粉11%～27%、结合剂1%～3%、镁质助烧剂0.5%～2%、余量为纸浆水。
基于上述，所述含镁橄榄石的耐火砖包括下述质量百分数的原料：高铝矾土大颗粒20%～24%、镁橄榄石小颗粒23.5%～25%、硅藻土17%～22%、石英砂7%～9%、粉煤灰14%～26.5%、莫来石细粉12.5%～20%、结合剂2%～3%、镁质助烧剂1%～2%、余量为纸浆水。
基于上述，所述结合剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、磷酸钠、磷酸钾、磷酸二氢铝中的一种或几种的组合。
基于上述，所述镁质助烧剂为镁质粘土或六水氯化镁。
基于上述，所述高铝矾土大颗粒的粒度为2mm～4mm；所述镁橄榄石小颗粒的粒度为0mm～1mm。
基于上述，所述莫来石细粉的粒度小于0.074mm、所述石英砂的粒度小于0.074mm、所述硅藻土的粒度小于0.074mm。
基于上述，所述粉煤灰的粒度小于0.043mm。
本发明还提供一种含镁橄榄石的耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照上述质量百分数的原料计算，将高铝矾土大颗粒、镁橄榄石小颗粒、硅藻土、石英砂和纸浆水进行混碾制得预制泥料；然后向所述预制泥料中加入粉煤灰、莫来石细粉、结合剂、镁质助烧剂并进行混碾制得混碾泥料；
（2）将所述混碾泥料压制成砖坯，所述砖坯经干燥煅烧后制得所述含镁橄榄石的耐火砖。
基于上述，所述步骤（2）包括：采用50mpa～80mpa的压力将所述混碾泥料压制成砖坯，并将所述砖坯自然干燥15小时并置于干燥窑内，在100℃～200℃的温度下干燥24小时～32小时；然后将干燥后的所述砖坯在1300℃～1380℃的温度下进行煅烧10小时～15小时，从而制得所述含镁橄榄石的耐火砖。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说本发明以高铝矾土大颗粒为骨架原料，以镁橄榄石小颗粒、硅藻土、粉煤灰、莫来石细粉、石英砂为辅料，在镁质助烧剂及结合剂的作用下，实现上述辅料在所述骨架原料内的填充从而制得所述混碾泥料。由所述混碾泥料压制成的砖坯在高温烧结过程中，因为原料中的所述石英砂会通过原位形成含sio2的高粘度相，该粘度相会与所述镁橄榄石小颗粒反应，产生的体积膨胀会与所述骨架原料在高温烧结过程产生的体积收缩相冲抵，因此，通过对原料的合理搭配，从而保证了所述含镁橄榄石的耐火砖具有良好的尺寸稳定性。
另一方面，在对所述砖坯高温烧结过程中，所述含sio2的高粘度相会捕获原料中的cao生成高熔点相等方式形成致密层，既增强了所述含镁橄榄石的耐火砖的表面抗腐蚀性又对提高其力学性能。因此，所述含镁橄榄石的耐火砖具有较高的表面抗腐蚀性和较高的荷重软化温度。
本发明还提供一种上述含镁橄榄石的耐火砖的制备方法，它通过将上述原料混合形成混碾泥料，所述混碾泥料经压制形成砖坯，然后将所述砖坯在高温条件下进行烧结从而制得所述含镁橄榄石的耐火砖，该方法步骤简单、易于工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种含镁橄榄石的耐火砖，它包括下述质量百分数的原料：高铝矾土大颗粒20%、镁橄榄石小颗粒23.5%、硅藻土15%、石英砂5%、粉煤灰11.5%、莫来石细粉14%、结合剂1%、六水氯化镁2%、纸浆水8%。
其中，所述结合剂为三聚磷酸钠、所述高铝矾土大颗粒的粒度为2mm～4mm、所述镁橄榄石小颗粒的粒度为0mm～1mm、所述莫来石细粉的粒度小于0.074mm、所述石英砂的粒度小于0.074mm、所述硅藻土的粒度小于0.074mm、所述粉煤灰的粒度小于0.043mm。各原料中的化学成分如表1所示。
表1、各原料主要化学成分
本实施例还提供一种含镁橄榄石的耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照上述质量百分数的原料计算，将高铝矾土大颗粒、镁橄榄石小颗粒、硅藻土、石英砂和纸浆水进行混碾制得预制泥料；然后向所述预制泥料中加入粉煤灰、莫来石细粉、结合剂、镁质助烧剂并进行混碾制得混碾泥料；
（2）采用制砖机80mpa的压力将所述混碾泥料压制成砖坯，并将所述砖坯在自然干燥15小时后置于干燥窑内，在200℃的温度条件下干燥24小时；然后将干燥后的所述砖坯在1380℃的温度下进行煅烧10小时，从而制得所述含镁橄榄石的耐火砖。
实施例2
本实施例提供一种含镁橄榄石的耐火砖，它包括下述质量百分数的原料：高铝矾土大颗粒24%、镁橄榄石小颗粒21%、硅藻土20%、石英砂5%、粉煤灰12%、莫来石细粉11%、结合剂1%、镁质粘土1%、纸浆水5%。
其中，所述结合剂为六偏磷酸钠、所述高铝矾土大颗粒的粒度为2mm～4mm、所述镁橄榄石小颗粒的粒度为0mm～1mm、所述莫来石细粉的粒度小于0.074mm、所述石英砂的粒度小于0.074mm、所述硅藻土的粒度小于0.074mm、所述粉煤灰的粒度小于0.043mm。
本实施例所述的含镁橄榄石的耐火砖的制备方法与实施例1中的制备方法大致相同，不同之处在于：
所述步骤（2）采用制砖机在70mpa的压力将所述混碾泥料压制成砖坯，并将所述砖坯自然干燥15小时后置于干燥窑内，在150℃的温度下干燥30小时；然后将干燥后的所述砖坯在1300℃的温度下进行煅烧12小时，从而制得所述含镁橄榄石的耐火砖。
实施例3
本实施例提供一种含镁橄榄石的耐火砖，它包括下述质量百分数的原料：高铝矾土大颗粒29%、镁橄榄石小颗粒21%、硅藻土15%、石英砂5%、粉煤灰11%、莫来石细粉11%、结合剂1%、镁质粘土2%、纸浆水5%。
本实施例还提供一种含镁橄榄石的耐火砖的制备方法，该方法与实施例1中的大致相同。
含镁橄榄石的耐火砖性能检测
分别对实施例1～3制备的含镁橄榄石的耐火砖的透气量、体积密度、耐火度、常温耐压强度和1350℃高温抗折强度性能进行检测，检测结果如表2所示，其中透气度测试条件为：耐火砖面积2×10-3m2、气体压力为0.3mpa。
表2、含镁橄榄石的耐火砖性能检测
从上表中可以看出：实施例1～3提供的含镁橄榄石的耐火砖的耐火软化点大于1650℃、常温耐压强度大于90mpa、抗折强度大于20mpa、体积密度大于2.5g/cm3、透气量小于0.6m3/h，因此所述含镁橄榄石的耐火砖各项性能指标符合gb/t3994-2013规定的指标，同时该产品具有较高的表面抗腐蚀性和较高的荷重软化温度的优点。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。