本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种微孔镁钙砂及其制备方法。
背景技术：
镁钙系耐火材料由于具有良好的高温稳定性、抗碱性渣侵蚀性，特别是独特的净化钢水性能，使其成为现代钢铁工业特别是炉外精炼中不可缺少的重要耐火材料。镁钙系耐火材料主晶相以方镁石和方钙石两相为主，在1000℃下，方镁石晶体的导热率为6.7w·m-1·k-1，方钙石的晶体导热率为15w·m-1·k-1，导致镁钙系耐火材料的导热率较高，普通镁钙砖1000℃下导热率在4.0w·m-1·k-1左右，高导热率的镁钙系耐火材料在使用过程中主要存在两方面的问题：第一，会造成工业窑炉大量的热量散失；第二，使用过程中在耐火材料内部存在的温度梯度产生的热应力易导致材料的热剥落。因此，研究导热率低的工作层用耐火材料是工业窑炉节能降耗的新途径，也是提高材料热剥落性的有效途径。影响耐火材料导热系数的因素主要有材料的密度和材料的结构，同种材质的耐火材料，一般情况下密度越大,分子内部越紧密,则导热系数也越大；材料结构疏松多孔,并有较多细小的孔隙,且孔隙被气体所充满,由于气体的导热系数比固体小,所以材料的导热系数低。
镁钙砂作为生产镁钙系耐火材料的主要原料，其性能直接影响着制品的使用，降低镁钙砂的体积密度，增加镁钙砂的微孔率，可有效降低其导热率，从而降低镁钙系耐火材料的导热率，提高镁钙系耐火材料的使用性能。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种体积密度低、平均孔径小、闭口气孔率高、热导率低、热震稳定性好、耐冲刷和抗熔渣侵蚀能力强的微孔镁钙砂及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种微孔镁钙砂，是由以下原料配制而成：50wt％～70wt％的轻烧镁粉、25wt％～40wt％的轻烧白云石粉、5wt％～10wt％的添加剂；所述添加剂为碳酸盐微粉，所述添加剂的d50值为50～500nm。
所述碳酸盐微粉为超细菱镁石粉、超细白云石粉、超细石灰石粉中的一种或几种。
所述轻烧镁粉主晶相为方镁石，mgo含量＞95wt％，杂质含量＜2wt％，il＜3wt％，轻烧镁粉粒径≤0.088mm。
所述轻烧白云石粉主晶相为方镁石和方钙石，mgo含量＞42wt％，cao含量＞55wt％，杂质含量＜1wt％，il＜2wt％，轻烧白云石粉粒径≤0.088mm。
一种微孔镁钙砂的制备方法，包括如下步骤：
1)将轻烧白云石粉在消化池内加水进行充分消化，加水量为轻烧白云石粉的20wt％～40wt％，消化时间30～60小时；
2)将消化后的轻烧白云石粉和轻烧镁粉的混合粉送入雷蒙机进行共磨，共磨粉的粒度＜0.044μm；
3)共磨好的混合粉中加入碳酸盐微粉在球磨机中二次共磨，时间在20～40分钟；
4)将步骤3)中得到的共磨粉在行星式混合机中混练，混练时间在20～50分钟；
5)混练好的物料送入压球机成球；将坯体自然干燥24～72小时；最后将坯体放入高温竖窑中煅烧，温度为1750℃～2100℃，保温5～12小时，冷却后破碎成颗粒得到微孔镁钙砂。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明采用碳酸盐微粉原位分解法，添加的碳酸盐微粉在高温下分解产生二氧化碳，留下大量气孔，添加的微粉为纳米级微粉，分解产生气孔多为封闭气孔，且气孔孔径小，添加的碳酸盐微粉成分与主成分一致，不会带入杂质成分。
2)本发明所制备的低导热微孔镁钙砂经检测：体积密度为2.80～3.05g/cm3，气孔率＞3.0％，闭口气孔率占总气孔率比例>60％，平均孔径0.05～0.3μm。
3)本发明所制备的低导热微孔镁钙砂具有体积密度低、平均孔径小、闭口气孔率高、热导率低、热震稳定性好、耐冲刷和抗熔渣侵蚀能力强的特点。
具体实施方式
下面对本发明做详细说明，但本发明的实施范围不仅仅限于下述的实施方式。
一种微孔镁钙砂，是由以下原料配制而成：50wt％～70wt％的轻烧镁粉、25wt％～40wt％的轻烧白云石粉、5wt％～10wt％的添加剂；所述添加剂为碳酸盐微粉，所述添加剂的d50值为50～500nm。
所述碳酸盐微粉为超细菱镁石粉、超细白云石粉、超细石灰石粉中的一种或几种。
所述轻烧镁粉主晶相为方镁石，mgo含量＞95wt％，杂质含量＜2wt％，il＜3wt％，轻烧镁粉粒径≤0.088mm。
所述轻烧白云石粉主晶相为方镁石和方钙石，mgo含量＞42wt％，cao含量＞55wt％，杂质含量＜1wt％，il＜2wt％，轻烧白云石粉粒径≤0.088mm。
一种微孔镁钙砂的制备方法，包括如下步骤：
1)将轻烧白云石粉在消化池内加水进行充分消化，加水量为轻烧白云石粉的20wt％～40wt％，消化时间30～60小时；
2)将消化后的轻烧白云石粉和轻烧镁粉的混合粉送入雷蒙机进行共磨，共磨粉的粒度＜0.044μm；
3)共磨好的混合粉中加入碳酸盐微粉在球磨机中二次共磨，时间在20～40分钟；
4)将步骤3)中得到的共磨粉在行星式混合机中混练，混练时间在20～50分钟；
5)混练好的物料送入压球机成球；将坯体自然干燥24～72小时；最后将坯体放入高温竖窑中煅烧，温度为1750℃～2100℃，保温5～12小时，冷却后破碎成颗粒得到微孔镁钙砂。
实施例1：
一种微孔镁钙砂及其制备方法。以50wt％～55wt％的轻烧氧化镁粉、38wt％～40wt％的轻烧白云石粉和7wt％～10wt％的超细菱镁石微粉为原料。将轻烧白云石粉在消化池内加水进行充分消化，加水量占轻烧白云石粉的20wt％～30wt％，消化时间30～45小时；将消化后的轻烧白云石粉和轻烧镁粉的混合粉送入雷蒙机进行共磨，共磨粉的粒度＜0.044μm；共磨好的混合粉中加入超细菱镁石微粉在球磨机中二次共磨，时间在20～30分钟；将共磨粉在行星式混合机中混练，混练时间在35～50分钟；混练好的物料送入压球机成球；将坯体自然干燥48～72小时；最后将坯体放入高温竖窑中煅烧，温度为1750～1900℃，保温8～12小时，冷却后破碎成颗粒得到微孔镁钙砂。
本实施例所制备的微孔镁钙砂经检测：体积密度为2.85～3.00g/cm3，气孔率＞3.2％，闭口气孔率占总气孔率比例>62％，平均孔径0.15～0.3μm。
实施例2：
一种微孔镁钙砂及其制备方法。以50wt％～55wt％的轻烧氧化镁粉、38wt％～40wt％的轻烧白云石粉和7wt％～10wt％的超细白云石微粉为原料。将轻烧白云石粉在消化池内加水进行充分消化，加水量占轻烧白云石粉的30wt％～40wt％，消化时间45～60小时；将消化后的轻烧白云石粉和轻烧镁粉的混合粉送入雷蒙机进行共磨，共磨粉的粒度＜0.044μm；共磨好的混合粉中加入超细白云石微粉在球磨机中二次共磨，时间在30～40分钟；将共磨粉在行星式混合机中混练，混练时间在20～35分钟；混练好的物料送入压球机成球；将坯体自然干燥24～48小时；最后将坯体放入高温竖窑中煅烧，温度为1900～2100℃，保温5～9小时，冷却后破碎成颗粒得到微孔镁钙砂。
本发明所制备的微孔镁钙砂经检测：体积密度为2.80～2.95g/cm3，气孔率＞3.3％，闭口气孔率占总气孔率比例>62％，平均孔径0.2～0.3μm。
实施例3
一种微孔镁钙砂及其制备方法。以55wt％～60wt％的轻烧氧化镁粉、35wt％～38wt％的轻烧白云石粉和5wt％～7wt％的超细石灰石微粉为原料。将轻烧白云石粉在消化池内加水进行充分消化，加水量占轻烧白云石粉的20wt％～30wt％，消化时间30～45小时；将消化后的轻烧白云石粉和轻烧镁粉的混合粉送入雷蒙机进行共磨，共磨粉的粒度＜0.044μm；共磨好的混合粉中加入超细石灰石微粉在球磨机中二次共磨，时间在20～30分钟；将共磨粉在行星式混合机中混练，混练时间在35～50分钟；混练好的物料送入压球机成球；将坯体自然干燥48～72小时；最后将坯体放入高温竖窑中煅烧，温度为1750～1900℃，保温8～12小时，冷却后破碎成颗粒得到微孔镁钙砂。
本实施例所制备的微孔镁钙砂经检测：体积密度为2.85～3.00g/cm3，气孔率＞3.2％，闭口气孔率占总气孔率比例>63％，平均孔径0.15～0.25μm。
实施例4：
一种微孔镁钙砂及其制备方法。以55wt％～60wt％的轻烧氧化镁粉、35wt％～38wt％的轻烧白云石粉和5wt％～7wt％的超细菱镁石和超细白云石的混合粉为原料。将轻烧白云石粉在消化池内加水进行充分消化，加水量占轻烧白云石粉的30wt％～40wt％，消化时间45～60小时；将消化后的轻烧白云石粉和轻烧镁粉的混合粉送入雷蒙机进行共磨，共磨粉的粒度＜0.044μm；共磨好的混合粉中加入超细菱镁石和超细白云石的混合粉在球磨机中二次共磨，时间在30～40分钟；将共磨粉在行星式混合机中混练，混练时间在20～35分钟；混练好的物料送入压球机成球；将坯体自然干燥24～48小时；最后将坯体放入高温竖窑中煅烧，温度为1900～2100℃，保温5～9小时，冷却后破碎成颗粒得到微孔镁钙砂。
本实施例所制备的微孔镁钙砂经检测：体积密度为2.80～2.90g/cm3，气孔率＞3.5％，闭口气孔率占总气孔率比例>64％，平均孔径0.2～0.3μm。
实施例5：
一种微孔镁钙砂及其制备方法。以60wt％～65wt％的轻烧氧化镁粉、28wt％～30wt％的轻烧白云石粉和7wt％～10wt％的超细菱镁石和超细石灰石的混合粉为原料。将轻烧白云石粉在消化池内加水进行充分消化，加水量占轻烧白云石粉的20wt％～30wt％，消化时间30～45小时；将消化后的轻烧白云石粉和轻烧镁粉的混合粉送入雷蒙机进行共磨，共磨粉的粒度＜0.044μm；共磨好的混合粉中加入超细菱镁石和超细石灰石的混合粉在球磨机中二次共磨，时间在20～30分钟；将共磨粉在行星式混合机中混练，混练时间在35～50分钟；混练好的物料送入压球机成球；将坯体自然干燥48～72小时；最后将坯体放入高温竖窑中煅烧，温度为1750～1900℃，保温8～12小时，冷却后破碎成颗粒得到微孔镁钙砂。
本实施例所制备的微孔镁钙砂经检测：体积密度为2.85～2.95g/cm3，气孔率＞3.5％，闭口气孔率占总气孔率比例>65％，平均孔径0.1～0.2μm。
实施例6：
一种微孔镁钙砂及其制备方法。以60wt％～65wt％的轻烧氧化镁粉、28wt％～30wt％的轻烧白云石粉和7wt％～10wt％的超细白云石和超细石灰石的混合粉为原料。将轻烧白云石粉在消化池内加水进行充分消化，加水量占轻烧白云石粉的30wt％～40wt％，消化时间45～60小时；将消化后的轻烧白云石粉和轻烧镁粉的混合粉送入雷蒙机进行共磨，共磨粉的粒度＜0.044μm；共磨好的混合粉中加入超细白云石和超细石灰石的混合粉在球磨机中二次共磨，时间在30～40分钟；将共磨粉在行星式混合机中混练，混练时间在20～35分钟；混练好的物料送入压球机成球；将坯体自然干燥24～48小时；最后将坯体放入高温竖窑中煅烧，温度为1900～2100℃，保温5～9小时，冷却后破碎成颗粒得到微孔镁钙砂。
本实施例所制备的微孔镁钙砂经检测：体积密度为2.80～2.90g/cm3，气孔率＞3.6％，闭口气孔率占总气孔率比例67％，平均孔径0.2～0.3μm。
实施例7
一种微孔镁钙砂及其制备方法。以65wt％～70wt％的轻烧氧化镁粉和25wt％～28wt％的轻烧白云石粉和5wt％～7wt％的超细菱镁石、超细白云石和超细石灰石的混合粉为原料。将轻烧白云石粉在消化池内加水进行充分消化，加水量占轻烧白云石粉的20wt％～30wt％，消化时间30～45小时；将消化后的轻烧白云石粉和轻烧镁粉的混合粉送入雷蒙机进行共磨，共磨粉的粒度＜0.044μm；共磨好的混合粉中加入超细菱镁石、超细白云石和超细石灰石的混合粉在球磨机中二次共磨，时间在20～30分钟；将共磨粉在行星式混合机中混练，混练时间在35～50分钟；混练好的物料送入压球机成球；将坯体自然干燥48～72小时；最后将坯体放入高温竖窑中煅烧，温度为1750～1900℃，保温8～12小时，冷却后破碎成颗粒得到微孔镁钙砂。
本实施例所制备的微孔镁钙砂经检测：体积密度为2.90～3.00g/cm3，气孔率＞3.3％，闭口气孔率占总气孔率比例>62％，平均孔径＜0.05～0.15μm。
实施例8
一种微孔镁钙砂及其制备方法。以65wt％～70wt％的轻烧氧化镁粉和25wt％～28wt％的轻烧白云石粉和5wt％～7wt％的超细菱镁石、超细白云石和超细石灰石的混合粉为原料。将轻烧白云石粉在消化池内加水进行充分消化，加水量占轻烧白云石粉的30wt％～40wt％，消化时间45～60小时；将消化后的轻烧白云石粉和轻烧镁粉的混合粉送入雷蒙机进行共磨，共磨粉的粒度＜0.044μm；共磨好的混合粉中加入超细菱镁石、超细白云石和超细石灰石的混合粉在球磨机中二次共磨，时间在30～40分钟；将共磨粉在行星式混合机中混练，混练时间在20～35分钟；混练好的物料送入压球机成球；将坯体自然干燥24～48小时；最后将坯体放入高温竖窑中煅烧，温度为1900～2100℃，保温5～9小时，冷却后破碎成颗粒得到微孔镁钙砂。
本实施例所制备的微孔镁钙砂经检测：体积密度为2.95～3.05g/cm3，气孔率＞3.0％，闭口气孔率占总气孔率比例>60％，平均孔径0.2～0.3μm。
以上是对本发明实施例所提供的一种微孔镁钙砂及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不能用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。