專利名稱：一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火保溫材料技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種以滑石為原料制備鎂橄欖石輕質(zhì)材料 的方法。
背景技術(shù)：
鎂橄欖石質(zhì)輕質(zhì)保溫材料具有強(qiáng)度高、體積密度低、耐高溫性能和熱穩(wěn)定性能優(yōu)良的性 能，是高溫工業(yè)熱工設(shè)備特別是有色金屬和鋼鐵冶煉、水泥和玻璃生產(chǎn)設(shè)備用的新型高強(qiáng)度 輕質(zhì)保溫材料，取代現(xiàn)有強(qiáng)度不高的輕質(zhì)氧化鋁空心球材料、輕質(zhì)高鋁材料、輕質(zhì)鎂橄欖石 保溫材料、輕質(zhì)粘土、硅藻土材料等保溫材料，有利于降低這些設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中的熱量損 失，減輕設(shè)備對(duì)周?chē)h(huán)境的熱污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，改善生產(chǎn)操作環(huán)境和條件。
目前，生產(chǎn)鎂橄欖石輕質(zhì)材料的方法有除了傳統(tǒng)的發(fā)泡法、有機(jī)物(包括木屑、焦炭 等)燒失成孔法制備鎂橄欖石輕質(zhì)材料以外，以菱鎂粉、石英粉和二氧化硅微粉為原料釆用
發(fā)泡法(李楠. 一種方鎂石-橄欖石輕質(zhì)保溫耐火材料及其生產(chǎn)方法，ZL200410013258.1)或 采用原位分解方法(胡莉敏，李楠.原位分解制備高強(qiáng)度輕質(zhì)鎂橄欖石材料.耐火材料.2005， 39[4]: 283-285)制備的鎂橄欖石質(zhì)保溫材料未直接利用我國(guó)豐富的滑石資源。因而成本低、 工業(yè)化程度低，或其它方法制備的鎂橄欖石輕質(zhì)材料則強(qiáng)度低、使用溫度較低、體積密度高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種原料資源豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的鎂橄欖石輕質(zhì) 材料的制備方法；用該方法制備的鎂橄欖石輕質(zhì)材料性能優(yōu)良和使用壽命長(zhǎng)。
為完成上述任務(wù)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是先將10 35 wtM的碳酸鹽粉、10 35 wt% 的氯化鹽粉和30 80 wt。/。的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3 10 wtM的結(jié)合劑，攪拌5 25分鐘，壓制成型；再在60 110'C條件下干燥
12-36小時(shí)或在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)；然后在800 1400°Cx2 6小時(shí)條件下空氣 中燒成，自然冷卻后用水浸泡24 48小時(shí)，最后在60 11(TC條件下干燥12~36小時(shí)或在室 內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)，制得鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
其中碳酸鹽粉為碳酸鈉粉、碳酸鉀粉、碳酸鎂粉的一種，其碳酸鹽含量2 80wt。/。，碳 酸鹽粉的粒徑為0.1 0mm;氯化鹽粉為氯化鈉粉、氯化鉀粉、氯化鋰粉中一種，其氯化鹽含
3量^70wtn/。，氯化鹽粉的粒徑為0.1 0mm;滑石原礦粉的氧化鎂含量^ 25 wt%，滑石原礦 粉的粒徑為0.1 0 mm;結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫酸紙漿廢液、工業(yè)糊 精粉、聚乙烯醇中的一種以上。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所用的碳酸鹽粉、氯化鹽和滑石原礦粉來(lái)源廣泛，成本 低；所制備的鎂橄欖石輕質(zhì)材料是在材料內(nèi)部由復(fù)合熔鹽和滑石原礦反應(yīng)生成，具有燒結(jié)好、 物相結(jié)合良好的特點(diǎn)，有利于提高材料的力學(xué)性能；同時(shí)碳酸鹽分解產(chǎn)生的氣孔通過(guò)制備過(guò) 程的控制，不僅能夠有效降低材料體積密度，還可以和滑石原礦粉中結(jié)合水、氧化鐵及部分 二氧化硅等反應(yīng)，生產(chǎn)可溶于水的鹽，因而降低了材料的導(dǎo)熱系數(shù)，提高了材料的保溫性能。 用該方法所制備的鎂橄欖石質(zhì)輕質(zhì)材料的耐壓強(qiáng)度高為10 40MPa，體積密度為0.6-1.9克/ 厘米3，不僅性能優(yōu)良，且使用溫度高，使用壽命高于現(xiàn)有輕質(zhì)保溫材料。
因此，本發(fā)明具有原料資源豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。本發(fā)明所制備 的材料適用于工業(yè)熱工設(shè)備，特別適用于使用溫度在120(TC以下的有色金屬和鋼鐵冶煉、水 泥和玻璃生產(chǎn)等高溫設(shè)備。用該方法制備的輕質(zhì)保溫材料取代現(xiàn)有保溫材料，可大大降低這 些設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中的熱量損失，減輕周?chē)h(huán)境的熱污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。 為避免重復(fù)描述，對(duì)以下實(shí)施例所采用原料的理化性能指標(biāo)統(tǒng)一描述如下碳酸鹽粉為 碳酸鈉粉、碳酸鉀粉、碳酸鎂粉的一種，其碳酸鹽含量2 80wt。/。，碳酸鹽的粒徑為0.1 0mm; 氯化鹽粉為氯化鈉粉、氯化鉀粉、氯化鋰粉中一種，其氯化鹽含量2 70 wt%，氯化鹽粉的粒 徑為0.1 0mm;滑石原礦粉的氧化鎂含量2 25 wt%，粒徑為0.1 0 mm。 實(shí)施例1
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，先將10 15wt。/。的氯化鈉粉、10 15wtM的碳酸 鈉粉和75 80 wt。/。的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3 7 wt。/。的木質(zhì)素磺酸鈣結(jié)合劑， 先溶化成水溶液后再用于配料，攪拌10 20分鐘，壓制成型；再在60 11(TC條件下干燥12 24 小時(shí)，然后在800 900'Cx5 6小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡24 36小時(shí)， 最后在60 11(TC條件下干燥12~24小時(shí)，即制得鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
實(shí)施例2
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，除結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈉外，其余同實(shí)施例l。 實(shí)施例3一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，先將15 20wt。/。的碳酸鉀、10 15wt。/。的氯化鋰 和70 75wt。/?；V粉混合，外加上述混合物7 10wt。/。的工業(yè)糊精粉結(jié)合劑，先溶化成 水溶液后再用于配料，攪拌15 25分鐘，壓制成型；再在60 11(TC條件下干燥24~36小時(shí)， 然后在900 100(TCx4 5小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)，最后 在60 11(TC條件下干燥24 36小時(shí)，即制得鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
實(shí)施例4
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，除結(jié)合劑為聚乙烯醇外，其余同實(shí)施例3。 實(shí)施例5
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，先將20 25 wt。/。的碳酸鎂、10 15wt。/。的氯化鈉 和65 70 wty。的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3 6 wtn/。的亞硫酸紙漿廢液為結(jié)合劑， 先溶化成水溶液后再用于配料，攪拌5 15分鐘，壓制成型，再在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)， 然后在1000 1100。Cx3 4小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)；最后 在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)，即制得鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
實(shí)施例6
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，除結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣和木質(zhì)素磺酸鈉外，其 余同實(shí)施例5。 實(shí)施例7
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，先將25 30wtM的碳酸鈉、10 15wt。/。的氯化鉀 和60 65 wt。/。的滑石原礦粉混合，外加上述混合物5 7 wtn/。的工業(yè)糊精粉和亞硫酸紙漿廢 液為結(jié)合劑，先溶化成水溶液后再用于配料，攪拌10 20分鐘，壓制成型，再在室內(nèi)自然干 燥24 48小時(shí)，然后在1100 1200°Cx2 3小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡 36 48小時(shí)，最后在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)，即制得鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
實(shí)施例8
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，除結(jié)合劑為工業(yè)糊精粉和聚乙烯醇外，其余同實(shí) 施例7。
實(shí)施例9
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，先將30 35wty。的碳酸鉀、10 15wt。/。的氯化鈉 和55 60wt。/。的滑石原礦粉，外加上述混合物5 8 wt。/。的結(jié)合劑，攪拌15 25分鐘，壓制 成型；再在60 11(TC條件下干燥24~36小時(shí)，然后在1200 1300°Cx2 3小時(shí)條件下空氣
5中燒成，自然冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)，最后在60 110。C條件下干燥24 36小時(shí)，即制
得鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
其中結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉和工業(yè)糊精粉，先溶化成水溶液后再用于配料。
實(shí)施例10
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，除結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、工業(yè)
糊精粉和聚乙烯醇外，其余同實(shí)施例9。 實(shí)施例11
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，先將30 35 wtM的碳酸鎂、15 20wtM的氯化鈉 和50 55 wt。/。的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3 6 wte/。的亞硫酸紙漿廢液結(jié)合劑，先 溶化成水溶液后再用于配料，攪拌5 15分鐘，壓制成型；再后在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)， 然后在1300 1400°O2 3小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)；最后 在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)，即制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
實(shí)施例12
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，先將30 35 wty。的碳酸鎂、20 25wtM的氯化鈉 和45 50 wt。/。的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3 6 wty。的木質(zhì)素磺酸鈣和木質(zhì)素磺酸 鈉為結(jié)合劑，先溶化成水溶液后再用于配料，攪拌5 15分鐘，壓制成型，再在室內(nèi)自然干 燥24 48小時(shí)，然后在1200 1300°Cx3 4小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡 36~48小時(shí)，最后在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)，即制得鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
實(shí)施例13
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，先將30 35wtn/。的碳酸鉀、25 30wt。/。的氯化鈉 和40 45 wt。/。的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3 5wt。/。的結(jié)合劑，攪拌15 25分鐘， 壓制成型，再在60 11(TC條件下干燥24~36小時(shí)，然后在1200 1300°Cx2 3小時(shí)條件下 空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)，最后在60 110'C條件下干燥24 36小時(shí)，
即制得鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
其中結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫酸紙漿廢液和工業(yè)糊精粉，先溶化
成水溶液后再用于配料。
實(shí)施例14
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，先將30 35城％的碳酸鉀、30 35wt。/。的氯化鋰
6和35 40 wt。/。的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3 5 wt。/。的結(jié)合劑，攪拌15 25分鐘， 壓制成型，再在60 110。C條件下干燥24~36小時(shí)，然后在1200 1300°O2 3小時(shí)條件下 空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)，最后在60 110'C條件下干燥24 36小時(shí)，
制得鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
其中結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫酸紙漿廢液、聚乙烯醇和工業(yè)糊精
粉，先溶化成水溶液后再用于配料。
實(shí)施例15
一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，先將30 35wty。的碳酸鉀、30 35wtM的氯化鉀 和30 35 wt。/。的滑石原礦粉，外加上述混合物3 5 wt。/o的結(jié)合劑，攪拌15 25分鐘，壓制 成型，再在60 110'C條件下干燥24~36小時(shí)，然后在1200 1300°02 3小時(shí)條件下空氣 中燒成，自然冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)，最后在60 110'C條件下干燥24 36小時(shí)，即制 得高橄欖石輕質(zhì)材料。
其中結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈉和工業(yè)糊精粉，先溶化成水溶液后再用于配料。
本具體實(shí)施方式
所采用的碳酸鹽粉、氯化鹽粉和滑石原礦粉來(lái)源廣泛，復(fù)合材料中鎂橄 欖石是經(jīng)過(guò)高溫下滑石原礦和復(fù)合熔鹽發(fā)生物理化學(xué)作用生成，結(jié)合良好，有利于提高材料 的性能。復(fù)合熔鹽中的碳酸鹽分解時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w將原位生成微小氣孔，材料的體積 密度低，導(dǎo)熱系數(shù)低，材料的保溫性能好，同時(shí)材料的強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)。
因此，本具體實(shí)施方式
具有原料資源豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。用該 方法制備的高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料不僅性能優(yōu)良，且能延長(zhǎng)使用壽命。本具體實(shí)施方式
適 用于溫度在120(TC以下的工業(yè)熱工設(shè)備、特別是有色金屬和鋼鐵冶煉、水泥和玻璃生產(chǎn)等高 溫設(shè)備，用本具體實(shí)施方式
所制備的材料取代現(xiàn)有保溫材料，可降低這些設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中 的熱量損失，減輕設(shè)備對(duì)周?chē)h(huán)境的熱污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
權(quán)利要求
1、一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，其特征在于先將10～35wt％的碳酸鹽粉、10～35wt％的氯化鹽粉和30～80wt％的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3～10wt％的結(jié)合劑，攪拌5～25分鐘，壓制成型；再在60～110℃條件下干燥12～36小時(shí)或在室內(nèi)自然干燥24～48小時(shí)；然后在800～1400℃×2～6小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡24～48小時(shí)，最后在60～110℃條件下干燥12～36小時(shí)或在室內(nèi)自然干燥24～48小時(shí)，制得鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，其特征在于所述的碳酸鹽粉為碳酸鈉粉、碳酸鉀粉、碳酸鎂粉的一種，其碳酸鹽含量2 80 wt%，碳酸鹽粉的粒徑為0.1 0mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，其特征在于所述的氯化鹽粉為氯化鈉粉、氯化鉀粉、氯化鋰粉中一種，其氯化鹽含量^ 70 wt%，氯化鹽粉的粒徑為0.1 Omm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，其特征在于所述的滑石原礦粉的氧化鎂含量2 25 wt%，滑石原礦粉的粒徑為0.1 0 mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，其特征在于所述的結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫酸紙漿廢液、工業(yè)糊精粉、聚乙烯醇中的一種以上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 5項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法所制備的鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法。其技術(shù)方案是先將10～35wt％的碳酸鹽粉、10～35wt％的氯化鹽粉和30～80wt％的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3～10wt％的結(jié)合劑，攪拌5～25分鐘，壓制成型；再在60～110℃條件下干燥12～36小時(shí)或在室內(nèi)自然干燥24～48小時(shí)；然后在800～1400℃×2～6小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡24～48小時(shí)，最后在60～110℃條件下干燥12～36小時(shí)或在室內(nèi)自然干燥24～48小時(shí)制得鎂橄欖石輕質(zhì)材料。本發(fā)明具有原料資源豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。所制備的材料特別適用于溫度在1200℃以下的工業(yè)熱工設(shè)備作為保溫材料使用，可降低熱量損失，減輕環(huán)境的熱污染，節(jié)能降耗。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101497531SQ200910060878
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者張少偉, 晨 白, 祝洪喜, 鄧承繼 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)