晶界处有片状晶的高热震镁铝尖晶石耐火材料制备方法与流程

本发明属于耐火材料领域，具体涉及一种晶界处有片状晶的高热震镁铝尖晶石耐火材料制备方法。

背景技术：

1、氢冶金因其巨大的减排潜力，已成为龙头钢企志在必得的制高点，国内外多家钢铁公司正在大力布局氢能冶金、绿氢制备和氢能供应等项目。从“碳冶金”到“氢冶金”，钢铁工业有望摘掉高碳排放、高污染、高能耗的帽子。

2、氢基直接还原炼铁竖炉即通过使用氢气与一氧化碳混合气体作为还原剂，将铁矿石转化为直接还原铁，再将其投入电炉进行进一步冶炼。氢气作为还原剂的加入使碳排放得到了有效控制；相较于富氢还原高炉，吨二氧化碳排放量可减少50%以上；这种方式更适合用于氢冶金；高炉富氢减碳幅度为10%-20%，效果有限；气基直接还原竖炉工艺是直接还原技术，不需要炼焦、烧结、炼铁等环节，能够从源头控制碳排放，相较于高炉富氢还原减碳幅度可达50%以上，减排潜力较大，是迅速扩大直接还原铁生产的有效途径；但气基竖炉存在吸热效应强、入炉h2气量增大、生产成本升高、还原速率下降、产品活性高和难以钝化运输等诸多问题；无论是高炉炼铁还是气基竖炉直接还原铁，采用氢冶金方式均具备明显的减碳作用。

3、氢冶金因操作温度更高，还原性强于混合气体需要高温气体管道及入炉区域耐材化学稳定性好（低铁、少硅），反应产物含有大量水蒸气需要耐火材料无可水化物相。

4、氢基直接还原炼铁竖炉现有热面砖采用的是60、70莫来石砖，因含有大量的二氧化硅会产生sio2 + h2 = sio(g)↑ + h2o反应，在长期使用下会存在失重和强度衰减问题，大大影响了炉衬特别是气道支撑砖的使用稳定性及安全性。

5、富铝的镁铝尖晶石材料在氢气气氛下不存在材料失重和水化问题，材料强度不会衰减，但是由于其膨胀系数比莫来石要高，热震稳定性不如60、70莫来石砖好。

6、为了更好的满足实际使用条件，本发明通过引入含钠添加剂，控制晶界处的外延生长，在晶界处生长出片状晶nma将晶界隔开。在热震过程中，晶界处的片状晶体能够起到裂纹偏转和钉扎的作用，大大提高了镁铝尖晶石材料的热震稳定性，能够应用在氢冶金、含碱废液焚烧炉等对热震稳定性要求较高的环境中。

技术实现思路

1、为了满足氢冶金、含碱废液焚烧炉等对热震稳定性要求较高的环境中，改善现有耐火材料使用稳定性及安全性不足的问题，本发明的目的是提出一种晶界处有片状晶的高热震镁铝尖晶石耐火材料制备方法。

2、本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

3、一种晶界处有片状晶的高热震镁铝尖晶石耐火材料制备方法，高热震镁铝尖晶石耐火材料的原料及质量百分比为：

4、3-1mm烧结镁铝尖晶石颗粒                      15-45%，

5、1-0.088mm烧结镁铝尖晶石颗粒                  10-45%，

6、325目烧结镁铝尖晶石细粉                      20-45%，

7、氧化铝微粉                                   5-10%，

8、外加含钠添加剂                               0.2-0.6%，

9、外加临时结合剂                               3-5%；

10、以烧结镁铝尖晶石颗粒、镁铝尖晶石细粉、氧化铝微粉、含钠添加剂为原料，经制坯成型；坯体经干燥后，在高温窑炉或电炉中进行烧成，最高烧成温度为1650℃-1700℃；所述的含钠添加剂和晶界处的杂质相形成液相溶解镁铝尖晶石并缓慢析晶，通过晶界处的外延生长，在晶界处生长出片状晶nma将晶界隔开。

11、烧结镁铝尖晶石中铝含量在75%～78%。

12、所述的含钠添加剂为naco3、nahco3、nacl、naf中的一种或多种。析出形成的片状晶为mg-β″-al2o3，受限于生长空间，正好位于晶界处。

13、本发明提出的一种晶界处有片状晶的高热震镁铝尖晶石耐火材料制备方法，与现有技术相比，本发明的有益效果是富铝的镁铝尖晶石材料在氢气气氛下不存在材料失重和水化问题，材料强度不会衰减；引入含钠添加剂，通过晶界处的外延生长，在晶界处生长出片状晶将晶界隔开。在热震过程中，晶界处的片状晶体能够起到裂纹偏转和钉扎的作用，大大提高了镁铝尖晶石材料的热震稳定性，能够应用在氢冶金、含碱废液焚烧炉等对热震稳定性要求较高的环境中。

技术特征：

1.一种晶界处有片状晶的高热震镁铝尖晶石耐火材料制备方法，其特征在于：高热震镁铝尖晶石耐火材料的原料及质量百分比为：

2.如权利要求1所述的一种晶界处有片状晶的高热震镁铝尖晶石耐火材料制备方法，其特征在于：烧结镁铝尖晶石中铝含量在75%～78%。

3.如权利要求1所述的一种晶界处有片状晶的高热震镁铝尖晶石耐火材料制备方法，其特征在于：所述的含钠添加剂为naco3、nahco3、nacl、naf中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的一种晶界处有片状晶的高热震镁铝尖晶石耐火材料制备方法，其特征在于：析出形成的片状晶为mg-β″-al2o3，受限于生长空间，正好位于晶界处。

技术总结
本发明公开了一种晶界处有片状晶的高热震镁铝尖晶石耐火材料制备方法。晶界处有片状晶的高热震镁铝尖晶石耐火材料制备方法以烧结镁铝尖晶石颗粒、镁铝尖晶石细粉、氧化铝微粉、含钠添加剂为原料，经制坯成型；坯体经干燥后，在高温窑炉或电炉中进行烧成，最高烧成温度为1650℃‑1700℃；所述的含钠添加剂和晶界处的杂质相形成液相溶解镁铝尖晶石并缓慢析晶，通过晶界处的外延生长，在晶界处生长出片状晶NMA将晶界隔开。本发明大大提高了镁铝尖晶石材料的热震稳定性，能够应用在氢冶金、含碱废液焚烧炉等对热震稳定性要求较高的环境中。

技术研发人员：李红霞,范沐旭,王晗,金峰,王文武,程立,秦红彬,付艳鹏,袁波
受保护的技术使用者：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15