水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料及其制備方法。其技術方案是：將75~95wt%的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、4~20wt%的鎂砂和0.5~5wt%的鎂鋁尖晶石混合，得到混合料，外加所述混合料3~8wt%的結合劑，攪拌均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在110℃條件下干燥8~36小時，然后在1500~1650℃條件下燒成，保溫4~15小時，即得水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。本發(fā)明制備工藝簡單，所制備的方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料不僅具有鎂鋁尖晶石分布可控的特點，還具有掛窯皮性能好、熱震穩(wěn)定性好和抗介質(zhì)侵蝕能力強的特點。
【專利說明】水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料【技術領域】。具體涉及一種水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鎂鉻耐火材料具有優(yōu)良的掛窯皮性、抗侵蝕性等，是我國目前水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶廣泛使用的耐火材料。為了解決鎂鉻耐火材料造成的Cr6+公害，研發(fā)新型無鉻耐火材料已成為耐火材料工作的熱點。與鎂鉻耐火材料相比，方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料不僅提高了回轉(zhuǎn)窯窯襯抗蠕變性、熱震穩(wěn)定性等，且能在氧化或還原氣氛中保持較好的穩(wěn)定性，是替代鎂鉻耐火材料的主要品種之一。
[0003]目前關于方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的制備方法主要包括兩種:一種是完全以鎂砂顆粒為骨料、以鎂砂細粉和鎂鋁尖晶石細粉等為基質(zhì)來制備方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料，一種是以鎂砂顆粒和鎂鋁尖晶石顆粒為骨料、以鎂砂細粉和鎂鋁尖晶石細粉等為基質(zhì)來制備方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。前者如利用電熔鎂砂和燒結鎂鋁尖晶石原料制備方鎂石-尖晶石耐火材料(曹林洪等。復合添加劑對方鎂石-尖晶石磚性能的影響。耐火材料，2002，4:204-209)，后者如利用鎂砂和尖晶石原料制備方鎂石-尖晶石耐火材料(宋金標等。鎂鋁尖晶石磚的生產(chǎn)方法(ZL 200910066276.9))，這些技術制備的方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的掛窯皮性能較差，仍不能在水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶廣泛使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術缺陷，目的是提供一種制備工藝簡單的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的制備方法，用該方法制備的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料不僅具有鎂鋁尖晶石分布可控的特點，還具有掛窯皮性能好、熱震穩(wěn)定性好和抗介質(zhì)侵蝕能力強的優(yōu)點。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:將75、5wt%的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、4~20被％的鎂砂和0.5^5wt%的鎂鋁尖晶石混合，得到混合料，外加所述混合料3^8wt%的結合劑，攪拌均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在110°C條件下干燥8~36小時，然后在150(Tl65(rC條件下燒成，保溫4-15小時，即得水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。
[0006]在上述技術方案中:
所述的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的物相組成為方鎂石相和鎂鋁尖晶石相，兩相分布均勻，鎂鋁尖晶石相的晶粒尺寸為f 50Mm ;粒徑小于5mm ；A1203含量為3~20wt%。
[0007]所述的鎂砂為電熔鎂砂、燒結鎂砂中的一種以上，MgO含量>95wt%，粒徑小于0.088mm。
[0008]所述的鎂鋁尖晶石的粒徑小于0.088mm, Al2O3含量為68~74wt%。
[0009]所述的結合劑為亞硫酸紙漿廢液和氯化鎂水溶液中的一種以上。[0010]所述機壓成型的成型壓力為15(T250MPa。
[0011]由于采用上述技術方案，本發(fā)明以方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料為主，輔以鎂砂細粉和鎂鋁尖晶石細粉，制得以方鎂石相為主要相成分、鎂鋁尖晶石相為次要相成分且鎂鋁尖晶石相分布均勻的方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。所制備的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的氣孔率為14.0-19.0%、體積密度為2.85^3.05 g/cm3、常溫耐壓強度為40~90MPa、荷重軟化溫度(0.2MPaX0.6%)大于1700°C、熱震性(1100°C，水冷)為6~20次。
[0012]本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于，從原料的物相組成及分布著手，控制方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料中鎂鋁尖晶石相的晶粒大小及分布，獲得了鎂鋁尖晶石相晶粒大小合適且分布均勻的方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料，這種耐火材料既具有很好的掛窯皮性能、較高的耐火度、良好的抗堿、硫、氯和熟料等侵蝕能力，又具有較高的荷重軟化溫度、較高的高溫強度和較好的熱震穩(wěn)定性。
[0013]因此，本發(fā)明制備工藝簡單，所制備的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料不僅具有鎂鋁尖晶石分布可控的特點，還具有掛窯皮性能好、熱震穩(wěn)定性好和抗介質(zhì)侵蝕能力強的優(yōu)點?！揪唧w實施方式】
[0014]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
[0015]為避免重復，先將本【具體實施方式】中的原料統(tǒng)一描述如下，實施例中不再贅述:
鎂砂為電熔鎂砂、燒結鎂砂中的一種以上，MgO含量>95wt%，粒徑小于0.088mm。
[0016]鎂鋁尖晶石的粒徑小于0.088mm, Al2O3含量為68~74wt%。
[0017]實施例1
一種水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料及其制備方法:將15~18被％的粒徑為5^3mm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、3(T33wt%的粒徑為3~lmm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、15~17wt%的粒徑為f 0.088mm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、15~18wt%的粒徑小于0.088mm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、15^20wt%的鎂砂和3~5wt%的鎂鋁尖晶石混合，得到混合料，外加所述混合料3~5wt%的亞硫酸紙衆(zhòng)廢液,攪拌均勻，在18(T250MPa壓力下機壓成型。成型后的坯體在110°C條件下干燥8~24小時，最后在155(T1650°C條件下保溫4、小時燒成，即得水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。
[0018]本實施例中:方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的物相組成為方鎂石相和鎂鋁尖晶石相，兩相分布均勻，鎂鋁尖晶石相的晶粒尺寸為f20Mm ;A1203含量為3~8wt%。
[0019]采用本實施例所述技術方案，可得到顯氣孔率為14.0-17.0%、體積密度為
2.90~3.05 g/cm3、常溫耐壓強度為6(T90MPa、荷重軟化溫度(0.2MPaX0.6%)大于1700°C、熱震性(1100°C，水冷)為12~20次的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。
[0020]實施例2
一種水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料及其制備方法:將17~19被％的粒徑為5^3mm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、32~34wt%的粒徑為3~lmm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、16~18wt%的粒徑為f 0.088mm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、18~22wt%的粒徑小于0.088mm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、l(Tl5wt%的鎂砂和2~4wt%的鎂鋁尖晶石混合，得到混合料，外加所述混合料4~6wt%的氯化鎂水溶液，攪拌均勻，在15(T200MPa壓力下機壓成型。成型后的坯體在110°C條件下干燥10~30小時，最后在150(Tl60(rC條件下保溫擴15小時燒成，即得水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。
[0021]本實施例中:方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的物相組成為方鎂石相和鎂鋁尖晶石相，兩相分布均勻，鎂鋁尖晶石相的晶粒尺寸為2(T40Mm ；A1203含量為8~15wt%。
[0022]采用本實施例所述技術方案，可得到顯氣孔率為16.0-19.0%、體積密度為
2.85~3.00 g/cm3、常溫耐壓強度為40~70MPa、荷重軟化溫度(0.2MPaX0.6%)大于1700°C、熱震性(1100°C，水冷)為6~14次的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。
[0023]實施例3
一種水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料及其制備方法:將35~40wt%的粒徑為3~Imm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、3(T35wt%的粒徑為0.088mm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、15~20wt%的粒徑小于0.088mm的方鎂石-鎂招尖晶石復合材料、4~10wt%的鎂砂和0.5^3wt%的鎂鋁尖晶石混合，得到混合料，外加所述混合料f 3wt%的氯化鎂水溶液和2~5wt%的亞硫酸紙漿廢液攪拌均勻，在15(T200MPa壓力下機壓成型。成型后的坯體在110°C條件下干燥20~36小時，最后在152(T1620°C條件下保溫6~10小時燒成，即得水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。
[0024]本實施例中:方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的物相組成為方鎂石相和鎂鋁尖晶石相，兩相分布均勻，鎂鋁尖晶石相的晶粒尺寸為3(T50Mm ;A1203含量為12~20wt%。
[0025]采用本實施例所述技術方案，可得到顯氣孔率為15.0-18.0%、體積密度為
2.88~2.98 g/cm3、常溫耐壓強度為5(T80MPa、荷重軟化溫度(0.2MPaX0.6%)大于1700°C、熱震性(1100°C，水冷)為8~16次的方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。
[0026]實施例4
一種水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料及其制備方法:將13~16#%的粒徑為5^3mm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、32~36wt%的粒徑為3~lmm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、16~18wt%的粒徑為f 0.088mm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、16~20wt%的粒徑小于0.088mm的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、l(Tl5wt%的鎂砂和2~4w t%的鎂鋁尖晶石混合，得到混合料，外加所述混合料4~6wt%的亞硫酸紙衆(zhòng)廢液攪拌均勻，在15(T250MPa壓力下機壓成型。成型后的坯體在110°C條件下干燥12~30小時，最后在155(Tl650°C條件下保溫8~12小時燒成，即得水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。
[0027]本實施例中:方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的物相組成為方鎂石相和鎂鋁尖晶石相，兩相分布均勻，鎂鋁尖晶石相的晶粒尺寸為5~25Mm ;A1203含量為5~10wt%。
[0028]采用本實施例所述技術方案，可得到顯氣孔率為14.5~17.5%、體積密度為
2.92~3.03 g/cm3、常溫耐壓強度為5(T90MPa、荷重軟化溫度(0.2MPaX0.6%)大于1700°C、熱震性(1100°C，水冷)為15~20次的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。
[0029]本【具體實施方式】以方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料為主，輔以鎂砂細粉和鎂鋁尖晶石細粉，制得以方鎂石相為主要相成分、鎂鋁尖晶石相為次要相成分且鎂鋁尖晶石相分布均勻的方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。所制備的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的氣孔率為14.0-19.0%、體積密度為2.85~3.05 g/cm3、常溫耐壓強度為4(T90MPa、荷重軟化溫度(0.2MPaX0.6%)大于1700°C、熱震性(1100°C，水冷)為6~20次。
[0030]本【具體實施方式】從原料的物相組成及分布著手，控制水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料中鎂鋁尖晶石相的晶粒大小及分布，獲得了鎂鋁尖晶石相晶粒大小合適且分布均勻的方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料，這種耐火材料既具有很好的掛窯皮性能、較高的耐火度、良好的抗堿、硫、氯和熟料等侵蝕能力，又具有較高的荷重軟化溫度、較高的高溫強度和較好的熱震穩(wěn)定性。
[0031]因此，本【具體實施方式】制備工藝簡單，所制備的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料不僅具有鎂鋁尖晶石分布可控的特點，還具有掛窯皮性能好、熱震穩(wěn)定性好和抗介質(zhì)侵蝕能力強的優(yōu)點。
【權利要求】
1.一種水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于將75^95wt%的方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料、4~20Wt%的鎂砂和0.5^5wt%的鎂鋁尖晶石混合，得到混合料，外加所述混合料3~8wt%的結合劑，攪拌均勻，機壓成型；再將成型后的坯體在11 (TC條件下干燥8~36小時，然后在150(Tl650°C條件下燒成，保溫4~15小時，即得水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于所述方鎂石-鎂鋁尖晶石復合材料的物相組成為方鎂石相和鎂鋁尖晶石相，兩相分布均勻，鎂鋁尖晶石相的晶粒尺寸為I~50Mm ;粒徑小于5mm ；A1203含量為3~20wt%。
3.根據(jù)權利要求1所述的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于所述鎂砂為電熔鎂砂、燒結鎂砂中的一種以上，MgO含量>95wt%，粒徑小于0.088mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于所述鎂鋁尖晶石的粒徑小于0.088mm, Al2O3含量為68~74wt%。
5.根據(jù)權利要求1所述的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于所述結合劑為亞硫酸紙漿廢液和氯化鎂水溶液中的一種以上。
6.根據(jù)權利要求1所述的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的制備方法，其特征在于所述機壓成型的成型壓力為15(T250MPa。
7.—種水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料，其特征在于所述方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料是根據(jù)權利要求1-6項中任一項所述的水泥回轉(zhuǎn)窯用方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料的制備方法所制備的方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火材料。
【文檔編號】C04B35/622GK103864433SQ201410059429
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權日:2014年2月21日
【發(fā)明者】鄢文, 陳俊峰, 李楠, 韓兵強, 魏耀武, 柯昌明 申請人:武漢科技大學