本發(fā)明屬于方鎂石-尖晶石骨料。具體涉及一種輕量方鎂石-尖晶石骨料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、方鎂石-尖晶石耐火材料因熔點(diǎn)高及抗渣性能優(yōu)良，廣泛使用于煉鋼轉(zhuǎn)爐、電爐、鋼包和其他冶金爐爐襯?，F(xiàn)有方鎂石-尖晶石耐火材料采用致密的鎂砂和尖晶石原料制備，保證其具備優(yōu)良的使用性能。然而，致密鎂砂和尖晶石的導(dǎo)熱系數(shù)高，導(dǎo)致大量熱從冶金爐爐襯耗散，不利于高溫工業(yè)的節(jié)能減排。為此，低導(dǎo)熱和高抗侵蝕性成為方鎂石-尖晶石耐火材料的主要發(fā)展方向。
2、“一種具有微-納米復(fù)合孔結(jié)構(gòu)的燒結(jié)鎂砂及其制備方法”(cn108821750a)專利技術(shù)，該技術(shù)以氧化鎂微粉及可溶性鎂溶液為原料制得具有微-納米復(fù)合孔結(jié)構(gòu)輕量鎂砂，但該多孔輕量鎂砂顯氣孔率過高，使得其強(qiáng)度及抗侵蝕性能難以滿足使用要求。
3、“一種多微孔方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火骨料及其制備方法”(cn118125846a)專利技術(shù)，該技術(shù)以氫氧化鎂細(xì)粉和不同鋁源為原料制得強(qiáng)度較高的多微孔方鎂石-鎂鋁尖晶石耐火骨料，但該骨料顯氣孔率和導(dǎo)熱系數(shù)依然較高，抗侵蝕性能也難以滿足使用要求。
4、“原位分解制備輕質(zhì)方鎂石-鎂鋁尖晶石復(fù)合材料”(cn103553672a)專利技術(shù)，該技術(shù)以鎂鋁水滑石為主要原料，以聚乙烯醇或糊精為結(jié)合劑，采用添加造孔劑法制得輕量方鎂石-尖晶石材料，但該材料孔徑較大，抗侵蝕滲透性能較差。
5、“一種輕量化方鎂石-鎂鋁尖晶石搗打料及其制備方法”(cn108821750a)專利技術(shù)，該技術(shù)以菱鎂礦和含al3+溶液為原料制得多孔方鎂石-鎂鋁尖晶石骨料，但該骨料由于生成的尖晶石含量過多，反應(yīng)膨脹過大，使得氣孔以大的開口氣孔形式存在，顯著惡化了骨料的抗侵蝕性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種閉氣孔率高、氣孔尺寸小、強(qiáng)度高、抗侵蝕性能優(yōu)良和導(dǎo)熱系數(shù)低的輕量方鎂石-尖晶石骨料及其制備方法。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
3、以50.0～90.0wt％的輕燒氧化鎂細(xì)粉和10.0～50.0wt％的氫氧化鋁細(xì)粉為原料，外加所述原料2.0～5.0wt％的氧化鎳細(xì)粉和2.5～5.0wt％的聚乙烯醇，攪拌均勻，機(jī)壓成型，干燥；然后于500～1000℃條件下保溫1～3小時(shí)，再于1400～1600℃條件下保溫1～4小時(shí)，冷卻，破碎，篩分，包裝，制得輕量方鎂石-尖晶石骨料。
4、所述輕燒氧化鎂細(xì)粉的mgo含量＞99wt％；輕燒氧化鎂細(xì)粉的粒徑＜10μm。
5、所述氫氧化鋁細(xì)粉的al(oh)3含量＞99wt％；氫氧化鋁細(xì)粉的粒徑為500～800μm。
6、所述氧化鎳細(xì)粉的nio含量＞98wt％；氧化鎳細(xì)粉的粒徑＜10μm。
7、所述聚乙烯醇的ph值為6～8。
8、所述機(jī)壓成型的壓強(qiáng)為10～20mpa。
9、所述干燥的溫度為90～110℃，干燥的時(shí)間為6～10小時(shí)。
10、由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：
11、本發(fā)明制備的輕量方鎂石-尖晶石骨料采用粒度為500～800μm的氫氧化鋁為原料，所述氫氧化鋁能在400～800℃原位分解形成含大量微納米氣孔及al2o3微晶的團(tuán)聚體。同時(shí)，采用的輕燒氧化鎂細(xì)粉粒徑小、活性高，能擴(kuò)散進(jìn)入所述團(tuán)聚體內(nèi)并與所述al2o3微晶反應(yīng)形成mgal2o4相，形成多孔的尖晶石核結(jié)構(gòu)。原位尖晶石化伴隨的體積膨脹能阻礙團(tuán)聚體內(nèi)氣孔的合并長大及排出，使所制備的輕量方鎂石-尖晶石骨料氣孔尺寸小且閉口氣孔率高，賦予骨料低的導(dǎo)熱系數(shù)和高的抗渣侵蝕性能。
12、本發(fā)明添加的氧化鎳細(xì)粉在高溫條件下會固溶于尖晶石形成后剩余的mgo晶格中，導(dǎo)致mgo晶格畸變及晶界擴(kuò)散，使得mgo晶格中的氣孔來不及排除而以閉孔形式存在，進(jìn)一步提高骨料的閉口氣孔率。同時(shí)，mgo晶格畸變促進(jìn)了物質(zhì)傳輸，提高了mgo基質(zhì)與尖晶石核結(jié)構(gòu)的頸部結(jié)合，賦予輕量方鎂石-尖晶石骨料高的強(qiáng)度和優(yōu)良的抗熱震性能。此外，nio與滲入的熔渣反應(yīng)，生成nial2o4尖晶石，提高熔渣粘度，有效阻止熔渣的進(jìn)一步滲透及侵蝕，所制備的輕量方鎂石-尖晶石骨料抗侵蝕性能優(yōu)良。
13、本發(fā)明制備的輕量方鎂石-尖晶石骨料經(jīng)檢測：顯氣孔率為1.0～4.0％；閉氣孔率為13.0～19.0％；平均孔徑為0.10～0.50μm；抗折強(qiáng)度為130～180mpa；500℃下導(dǎo)熱系數(shù)為1.5～4.5w/(m·k)；熱震穩(wěn)定性在900℃下水冷1次殘余強(qiáng)度保持率為75～90％。
14、因此，本發(fā)明制備的輕量方鎂石-尖晶石骨料具有閉氣孔率高、氣孔尺寸小、強(qiáng)度高、抗侵蝕性能優(yōu)良和導(dǎo)熱系數(shù)低的特點(diǎn)。
1.一種輕量方鎂石-尖晶石骨料的制備方法，其特征在于：以50.0～90.0wt％的輕燒氧化鎂細(xì)粉和10.0～50.0wt％的氫氧化鋁細(xì)粉為原料，外加所述原料2.0～5.0wt％的氧化鎳細(xì)粉和2.5～5.0wt％的聚乙烯醇，攪拌均勻，機(jī)壓成型，干燥；然后于500～1000℃條件下保溫1～3小時(shí)，再于1400～1600℃條件下保溫1～4小時(shí)，冷卻，破碎，篩分，包裝，制得輕量方鎂石-尖晶石骨料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量方鎂石-尖晶石骨料的制備方法，其特征在于所述輕燒氧化鎂細(xì)粉的mgo含量＞99wt％；輕燒氧化鎂細(xì)粉的粒徑＜10μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量方鎂石-尖晶石骨料的制備方法，其特征在于所述氫氧化鋁細(xì)粉的al(oh)3含量＞99wt％；氫氧化鋁細(xì)粉的粒徑為500～800μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量方鎂石-尖晶石骨料的制備方法，其特征在于所述氧化鎳細(xì)粉的nio含量＞98wt％；氧化鎳細(xì)粉的粒徑＜10μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量方鎂石-尖晶石骨料的制備方法，其特征在于所述聚乙烯醇的ph值為6～8。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量方鎂石-尖晶石骨料的制備方法，其特征在于所述機(jī)壓成型的壓強(qiáng)為10～20mpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量方鎂石-尖晶石骨料的制備方法，其特征在于所述干燥的溫度為90～110℃，干燥的時(shí)間為6～10小時(shí)。
8.一種輕量方鎂石-尖晶石骨料，其特征在于所述輕量方鎂石-尖晶石骨料是根據(jù)權(quán)利要求1～7項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的輕量方鎂石-尖晶石骨料的制備方法所制備的輕量方鎂石-尖晶石骨料。