一种镁橄榄石‑方镁石‑尖晶石复相轻质耐火材料及其制备方法与流程

本发明涉及耐火材料领域所用的一种轻质隔热耐火材料，尤其涉及一种镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料及其制备方法。

背景技术：

在高温窑炉中采用性能优良的轻质隔热耐火材料，可有效的提高窑炉热效率，降低热消耗。然而，传统的多孔耐火材料由于结构疏松，晶体间结合弱，贯通的开口气孔率高导致材料的抗压强度差，使用温度低，隔热效果一般，因此加快开发高性能的轻质隔热耐火材料是当前最为重要的发展方向之一。

目前复相多孔材料以刚玉-莫来石质和方镁石-镁橄榄石质为主，镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相耐火材料的应用相对较少。文献研究表明镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相耐火材料具有很优良的常温和高温性能。（othmanamg，khalilnm．sinteringofmagnesiarefractoriesthroughtheformationofpericlase-forsterite-spinelphases［j］．ceramicsinternational，2005，(31):1117-1121）。为进一步丰富多孔轻质材料的种类，发明专利”多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料及其制备方法”（cn104086206a）公开了以菱镁矿、粘土粉和al(oh)3粉为主要原料，利用菱镁矿加热过程中分解co2气体的成孔机理，制备了多孔方镁石-镁橄榄石-尖晶石复合陶瓷材料。该方法在煅烧过程中有大量气体从材料内部排放，所制备的气孔多为贯通状气孔，对材料的常温和高温力学性能有不利影响。

技术实现要素：

本发明目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种耐压强度高、隔热性能好、使用温度高、高温体积稳定性好的镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料及其制备方法。

本发明的目的可通过下述技术方案来实现：

本发明的镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料包括下述重量百分比的原料:10～70%的氧化镁质原料、1～60%的镁硅质原料、1～30%的二氧化硅质原料和5～30%的铝硅质增孔剂，以及上述原料重量百分比之和的2～10%的结合剂。

本发明所述的氧化镁质原料取自高纯镁砂、烧结镁砂、电熔镁砂、海水镁砂和卤水镁砂中的一种或几种的组合，原料粒径≤0.088mm。所述的镁硅质原料取自高硅镁砂、镁硅砂、镁橄榄石、蛇纹石、滑石中的的一种或几种的组合，原料粒径≤0.088mm。所述的二氧化硅质原料取自熔融石英、硅质熟料或天然石英中的一种或几种的组合，原料中sio2质量百分含量≥98.0%。所述的铝硅质增孔剂取自玻化微珠、粉煤灰漂珠或闭孔珍珠岩中的一种或几种的组合。所述的结合剂取自纸浆废液、糊精、氯化镁、聚乙二醇或二氧化硅溶胶中的一种或几种的组合。

本发明的制备方法步骤如下：

（1）将氧化镁质原料、镁硅质原料、二氧化硅质原料和铝硅质增孔剂混合均匀，再加入结合剂混炼，得到泥料；

（2）将上述泥料机压成型得到坯体；

（3）将坯体干燥后放入高温窑炉中在1500～1650℃条件下煅烧2～8小时，即得到镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料。

本发明所述的镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料以无机轻质材料为增孔剂，利用了无机材料在烧结过程中反应扩散的机理，通过反应扩散达到成份的均化；所制备的镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料以镁橄榄石为主晶相，方镁石和尖晶石为次晶相；材料孔壁结构致密，未形成大量连续的贯通气孔；所制备的镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料的常温耐压强度为15～80mpa，体积密度为1.2～2.0g/cm³，荷重软化温度（0.2mpa）≥1500℃。

本发明的有益效果如下：

本发明利用铝硅质的无机轻质材料为增孔剂，制备过程中避免了有机成孔剂或碳酸盐成孔剂因在煅烧过程中产生的气体排放而形成的贯通气孔。材料在制备过程中采用了高温煅烧工艺，所形成的孔壁结构致密，晶间结合致密且贯通气孔较少，有利于得到较好的常温性能和高温性能。

附图说明

图1为镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料的xrd图谱。

图2为镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料的显微结构照片。

具体实施方式：

本发明以下将结合实施例作进一步的描述：

实施例1

按质量百分比将60%的烧结镁砂细粉、10%的镁硅砂细粉、15%的熔融石英和15%的闭孔珍珠岩混合均匀，再外加上述原料质量百分比之和4%的糊精作为添加剂，搅拌均匀得到混合泥料；将泥料机压成型得到坯体；将坯体干燥后，再放入高温炉中在1550℃条件下煅烧5小时，即得到镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料。

本实施例所制备的镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料的技术指标为：体积密度1.3g/cm³，耐压强度为18mpa，荷重软化温度为（0.2mpa）为1520℃。

实施例2

按质量百分比将55%的电熔镁砂细粉、10%的蛇纹石、15%的天然石英和20%的粉煤灰漂珠混合均匀，再外加上述原料质量百分比之和5%的纸浆废液作为添加剂，搅拌均匀得到混合泥料；将泥料机压成型得到坯体；将坯体干燥后，再放入高温炉中在1600℃条件下煅烧6小时，即得到镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料。

本实施例所制备的镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料的技术指标为：体积密度1.25g/cm³，耐压强度为32mpa，荷重软化温度为（0.2mpa）为1580℃。

实施例3

按质量百分比将60%的高纯镁砂细粉、10%的镁橄榄石、10%的硅质熟料和20%的玻化微珠混合均匀，再外加上述原料质量百分比之和5%的氯化镁作为添加剂，搅拌均匀得到混合泥料；将泥料机压成型得到坯体；将坯体干燥后，再放入高温炉中在1580℃条件下煅烧4小时，即得到镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料。

本实施例所制备的镁橄榄石-方镁石-尖晶石复相轻质耐火材料的技术指标为：体积密度1.5g/cm³，耐压强度为38mpa，荷重软化温度为（0.2mpa）为1530℃。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种镁橄榄石‑方镁石‑尖晶石复相轻质耐火材料及其制备方法。该方法包括如下步骤：将10～70%的氧化镁质原料、1～60%的镁硅质原料、1～30%的二氧化硅质原料和5～30%的铝硅质增孔剂混合均匀，再外加上述原料质量百分比之和的2～10%的结合剂混炼，得到混合泥料；将泥料机压成型得到坯体，坯体干燥后放入高温窑炉中在1500～1650℃的条件下煅烧2～8小时，即得到镁橄榄石‑方镁石‑尖晶石复相轻质耐火材料。本发明采用铝硅质无机轻质材料为增孔剂，生产过程中无气体从材料内部排放，未形成大量贯通气孔；所制得的镁橄榄石‑方镁石‑尖晶石复相轻质耐火材料具有耐压强度高、隔热性能好、高温性能优良的特点。

技术研发人员：赵飞;葛铁柱;刘新红;贾全利;任桢;陈留刚
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：2017.04.19
技术公布日：2017.07.14