一種ZrSiO₄-MgO材料及其制備方法
【專利摘要】一種ZrSiO4?MgO材料及其制備方法。其技術(shù)方案是：先將鎂砂細(xì)粉和含鎳混合液按質(zhì)量比為1∶2置于球磨機(jī)中，混磨0.5~6小時(shí)，得混合漿料；再將混合漿料濾干，在110℃條件下干燥24小時(shí)，得混合料塊；將混合料塊在1000~1400℃條件下保溫1~6小時(shí)，冷卻，球磨至粒度為1~200μm，制得ZrSiO4?MgO材料。含鎳混合液的制備方法是：先按Si和Zr的原子摩爾比為1∶1，將四氯化硅和四正丁氧基鋯溶液混合，得混合溶液；再按混合溶液與硝酸鎳的質(zhì)量比為1∶（0.001~0.02），向混合溶液中加入硝酸鎳，混合，制得含鎳混合液。本發(fā)明所制制品具有耐火度高、抗水化能力強(qiáng)、耐磨蝕性能好、耐侵蝕性能高和抗渣滲透能力優(yōu)良的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種ZrS i CU-MgO材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[000?]本發(fā)明屬于鎂質(zhì)耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種ZrS1HVIgO材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂質(zhì)材料是目前應(yīng)用最廣泛的耐火材料品種，其主要礦物原料為鎂砂。鎂砂主要分為燒結(jié)鎂砂、海水鎂砂和電熔鎂砂三種。燒結(jié)鎂砂主要由菱鎂礦、水鎂礦或從海水中提取的氫氧化鎂經(jīng)高溫煅燒而成。以天然菱鎂礦為原料燒制的燒死鎂砂稱為燒結(jié)鎂砂，以菱鎂礦等為原料經(jīng)電弧爐熔煉達(dá)到熔融狀態(tài)冷卻后形成的稱為電熔鎂砂，從海水中提取氧化鎂制成的稱為海水鎂砂。隨著高溫工業(yè)的技術(shù)的進(jìn)步和耐火材料技術(shù)的發(fā)展，對鎂砂的品位提出了多種要求。其中，高純鎂砂是選用天然特級菱鎂礦石浮選提純經(jīng)輕燒、細(xì)磨、壓球、超高溫豎窯煅燒而成，是制磚和不定耐火材料優(yōu)質(zhì)原料；中檔鎂砂是以輕燒氧化鎂為原料，經(jīng)壓球、高溫豎窯煅燒等工藝生產(chǎn)而成，產(chǎn)品燒結(jié)程度好，結(jié)晶致密，是生產(chǎn)中檔鎂質(zhì)耐火制品的優(yōu)質(zhì)原料，也可用于制造各種鎂磚、鎂鋁磚、搗打料、補(bǔ)爐料等。含鎂砂的鎂質(zhì)耐火材料具有燒后線變化較小、強(qiáng)度高、抗堿性渣侵蝕的能力強(qiáng)以及耐鈉鹽熔融物侵蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且制造成本適中，因而在高溫工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，既可以制成定型產(chǎn)品也可以制成不定形產(chǎn)品，如鎂碳磚、鎂鋁碳磚、鎂鈣磚、鎂質(zhì)涂料和鎂質(zhì)澆注料等等。
[0003]但是，不定形和不含碳的鎂質(zhì)耐火材料有著普遍的缺點(diǎn)，S卩:抗渣滲透性較差、易剝落、易水化及干燥過程容易產(chǎn)生裂紋等問題影響到鎂質(zhì)產(chǎn)品的使用效果，這就導(dǎo)致了澆注料已成為目前國內(nèi)外主要不定形耐火材料品種，而鎂質(zhì)澆注料在其中的比重卻很低。其原因主要有兩個(gè)方面:I)鎂砂容易水化及鎂質(zhì)澆注料在干燥過程容易產(chǎn)生裂紋;2)鎂砂的化學(xué)成分為MgO，高溫下MgO容易和其它雜質(zhì)氧化物如CaO、S12、Fe203和Al2O3等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成低熔點(diǎn)化合物，即降低了鎂質(zhì)材料的荷重軟化溫度，又降低了鎂質(zhì)材料的抗渣滲透能力。因此，對鎂砂進(jìn)行改性，已成為提高鎂質(zhì)材料尤其是鎂質(zhì)澆注料性能的重要途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)不足，目的是提供一種ZrS14-MgO材料的制備方法，所制備的ZrSi (k-MgO材料耐火度高、抗水化能力強(qiáng)、抗渣滲透能力好、耐磨蝕性能優(yōu)良和耐侵蝕性能高，能作為制備高溫工業(yè)用高級耐火材料的原材料。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:先將鎂砂細(xì)粉和含鎳混合液按質(zhì)量比為1:2置于球磨機(jī)中，混磨0.5?6小時(shí)，得混合漿料;再將混合漿料濾干，在110°C條件下干燥24小時(shí)，得到混合料塊;將混合料塊在1000?1400 °C條件下保溫I?6小時(shí)，冷卻，球磨至粒度為I?200μπι，制得ZrS14-MgO材料。
[0006]所述含鎳混合液的制備方法是:先按Si和Zr的原子摩爾比為1:1，將四氯化硅和四正丁氧基鋯溶液混合，得混合溶液;再按混合溶液與硝酸鎳的質(zhì)量比為1: (0.001?0.02)，向混合溶液中加入硝酸鎳，混合，制得含鎳混合液。
[0007]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:
本發(fā)明在高溫制備過程中，鎂砂顆粒表面會形成ZrSi04(包裹在MgO顆粒表面的四氯化硅和四正丁氧基鋯在鎳基催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)并生成ZrS14)，即MgO顆粒表面將包裹一薄層ZrSi04，ZrSi04層的存在，可以帶來如下顯著效果:
1)制備澆注料時(shí)，ZrS14層將鎂砂和水隔離，能保護(hù)鎂砂顆粒免于水化，避免因鎂砂顆粒水化后在其表面形成的Mg(OH)2在預(yù)熱過程中導(dǎo)致材料開裂的現(xiàn)象；
2)位于鎂砂顆粒間的ZrSi04抗渣滲透和侵蝕能力強(qiáng)，能提高ZrS1HVIgO材料的抗渣滲透性能；
3)ZrSi04層將鎂砂和其它雜質(zhì)氧化物隔離，避免高溫下產(chǎn)生過多的低熔點(diǎn)物相，有利于提高ZrS14-MgO材料的荷重軟化溫度。
[0008]本發(fā)明制備的ZrS1fMgO材料經(jīng)檢測:MgO含量I 96￥七％;體積密度2 3.35g/cm3;在126°C水蒸氣環(huán)境中處理3小時(shí)，質(zhì)量增重率< 0.3%
因此，本發(fā)明制備的ZrS14-MgO材料具有耐火度高、抗水化能力強(qiáng)、耐磨蝕和耐侵蝕性能高、抗渣滲透能力好等特點(diǎn)，可作為制備高溫工業(yè)用高級耐火材料的原材料。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制。
[0010]為避免重復(fù)，現(xiàn)將本【具體實(shí)施方式】所涉及的技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述:
所述鎂砂細(xì)粉中MgO含量I 97wt%;粒徑為I?500μπι。
[0011]所述硝酸鎳中Ni(NO)3.6Η20含量2 97wt%;粒徑為I?500μπι。
[0012]實(shí)施例1
一種ZrS14-MgO材料及其制備方法。先將鎂砂細(xì)粉和含鎳混合液按質(zhì)量比為1: 2置于球磨機(jī)中，混磨0.5?2小時(shí)，得混合漿料;再將混合漿料濾干，在110°C條件下干燥24小時(shí)，得到混合料塊，將混合料塊在1000?1100°C條件下保溫4?6小時(shí)，冷卻，球磨至粒度為I?200μπι，制得ZrS14-MgO材料。
[0013]本實(shí)施例所述含鎳混合液的制備方法是:先按Si和Zr的原子摩爾比為1:1，將四氯化硅和四正丁氧基鋯溶液混合，得混合溶液;再按混合溶液與硝酸鎳的質(zhì)量比為1:(0.001-0.008)，向混合溶液中加入硝酸鎳，混合，制得含鎳混合液。
[0014]本實(shí)施例制備的ZrS1fMgO材料經(jīng)檢測:MgO含量? 96被％;體積密度2 3.35g/cm3;在126°C水蒸氣環(huán)境中處理3小時(shí)，質(zhì)量增重率< 0.2%
實(shí)施例2
一種ZrS14-MgO材料及其制備方法。先將鎂砂細(xì)粉和含鎳混合液按質(zhì)量比為1: 2置于球磨機(jī)中，混磨2?4小時(shí)，得混合漿料;再將混合漿料濾干，在110°C條件下干燥24小時(shí)，得到混合料塊，將混合料塊在1100~1200°C條件下保溫3~5小時(shí)，冷卻，球磨至粒度為I?200μπι，制得 ZrS14-MgO 材料。
[0015]本實(shí)施例所述含鎳混合液的制備方法是:先按Si和Zr的原子摩爾比為1:1，將四氯化硅和四正丁氧基鋯溶液混合，得混合溶液;再按混合溶液與硝酸鎳的質(zhì)量比為1:(0.008-0.014)，向混合溶液中加入硝酸鎳，混合，制得含鎳混合液。
[0016]本實(shí)施例制備的ZrS1fMgO材料經(jīng)檢測:MgO含量? 97被％;體積密度2 3.40g/cm3;在126°C水蒸氣環(huán)境中處理3小時(shí)，質(zhì)量增重率< 0.1%。
[0017]實(shí)施例3
一種ZrS14-MgO材料及其制備方法。先將鎂砂細(xì)粉和含鎳混合液按質(zhì)量比為1: 2置于球磨機(jī)中，混磨4?6小時(shí)，得混合漿料;再將混合漿料濾干，在110°C條件下干燥24小時(shí)，得到混合料塊，將混合料塊在1200?1400 °C條件下保溫2?4小時(shí)，冷卻，球磨至粒度為I?200μπι，制得 ZrS1HMgOMW;
本實(shí)施例所述含鎳混合液的制備方法是:先按Si和Zr的原子摩爾比為I: I，將四氯化硅和四正丁氧基鋯溶液混合，得混合溶液；再按混合溶液與硝酸鎳的質(zhì)量比為1:(0.014?
0.02)，向混合溶液中加入硝酸鎳，混合，制得含鎳混合液。
[0018]本實(shí)施例制備的ZrS1fMgO材料經(jīng)檢測:MgO含量2 98?七％;體積密度2 3.45g/cm3;在126°C水蒸氣環(huán)境中處理3小時(shí)，質(zhì)量增重率<0.03%。
[0019]
本【具體實(shí)施方式】與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本【具體實(shí)施方式】在高溫制備過程中，鎂砂顆粒表面會形成ZrSi04(包裹在MgO顆粒表面的四氯化硅和四正丁氧基鋯在鎳基催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)并生成ZrS14),即MgO顆粒表面將包裹一薄層ZrS14, ZrS14層的存在，能帶來如下顯著效果:
1)制備澆注料時(shí)，ZrS14層將鎂砂和水隔離，能保護(hù)鎂砂顆粒免于水化，避免因鎂砂顆粒水化后在其表面形成的Mg(OH)2在預(yù)熱過程中導(dǎo)致材料開裂的現(xiàn)象；
2)位于鎂砂顆粒間的ZrSi04抗渣滲透和侵蝕能力強(qiáng)，能提高ZrS1HVIgO材料的抗渣滲透性能；
3)ZrSi04層將鎂砂和其它雜質(zhì)氧化物隔離，避免高溫下產(chǎn)生過多的低熔點(diǎn)物相，有利于提高ZrS14-MgO材料的荷重軟化溫度。
[0020]本【具體實(shí)施方式】制備的ZrS14-MgO材料經(jīng)檢測:MgO含量? 96^%;體積密度?3.35g/cm3;在126°C水蒸氣環(huán)境中處理3小時(shí)，質(zhì)量增重率< 0.3%
因此，本【具體實(shí)施方式】制備的ZrS14-MgO材料具有耐火度高、抗水化能力強(qiáng)、耐磨蝕性能優(yōu)良、耐侵蝕性能高和抗渣滲透能力好的特點(diǎn)，可作為制備高溫工業(yè)用高級耐火材料的原材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Zr Si CU-MgO材料的制備方法，其特征在于所述制備方法是:先將儀砂細(xì)粉和含銀混合液按質(zhì)量比為1: 2置于球磨機(jī)中，混磨0.5?6小時(shí)，得混合漿料;再將混合漿料濾干，在110°C條件下干燥24小時(shí)，得到混合料塊;將混合料塊在1000?1400°C條件下保溫I?6小時(shí)，冷卻，球磨至粒度為I?200μπι，制得ZrS14-MgO材料； 所述含鎳混合液的制備方法是:先按Si和Zr的原子摩爾比為1:1，將四氯化硅和四正丁氧基鋯溶液混合，得混合溶液;再按混合溶液與硝酸鎳的質(zhì)量比為1:(0.001?0.02)，向混合溶液中加入硝酸鎳，混合，制得含鎳混合液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ZrSi O4-MgO材料的制備方法，其特征在于所述鎂砂細(xì)粉中MgO含量2 97wt% ;粒徑為I?500μπι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zr S i O 4 - M g O材料的制備方法，其特征在于所述硝酸鎳中N i(NO)3.6H2O含量 >97wt% ;粒徑為I?δΟΟμπι。4.一種ZrS14-MgO材料，其特征在于所述ZrS14-MgO材料是根據(jù)權(quán)利要求1?3項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的ZrS14-MgO材料的制備方法所制備的ZrS14-MgO材料。
【文檔編號】C04B35/043GK105837180SQ201610152371
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】魏耀武, 張濤
【申請人】武漢科技大學(xué)