本發(fā)明涉及耐火材料領(lǐng)域所用的一種輕質(zhì)隔熱耐火材料，尤其涉及一種鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

在高溫窯爐中采用性能優(yōu)良的輕質(zhì)隔熱耐火材料，可有效的提高窯爐熱效率，降低熱消耗。然而，傳統(tǒng)的多孔耐火材料由于結(jié)構(gòu)疏松，晶體間結(jié)合弱，貫通的開口氣孔率高導(dǎo)致材料的抗壓強(qiáng)度差，使用溫度低，隔熱效果一般，因此加快開發(fā)高性能的輕質(zhì)隔熱耐火材料是當(dāng)前最為重要的發(fā)展方向之一。

目前復(fù)相多孔材料以剛玉-莫來石質(zhì)和方鎂石-鎂橄欖石質(zhì)為主，鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相耐火材料的應(yīng)用相對較少。文獻(xiàn)研究表明鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相耐火材料具有很優(yōu)良的常溫和高溫性能。（othmanamg，khalilnm．sinteringofmagnesiarefractoriesthroughtheformationofpericlase-forsterite-spinelphases［j］．ceramicsinternational，2005，(31):1117-1121）。為進(jìn)一步豐富多孔輕質(zhì)材料的種類，發(fā)明專利”多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料及其制備方法”（cn104086206a）公開了以菱鎂礦、粘土粉和al(oh)3粉為主要原料，利用菱鎂礦加熱過程中分解co2氣體的成孔機(jī)理，制備了多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復(fù)合陶瓷材料。該方法在煅燒過程中有大量氣體從材料內(nèi)部排放，所制備的氣孔多為貫通狀氣孔，對材料的常溫和高溫力學(xué)性能有不利影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種耐壓強(qiáng)度高、隔熱性能好、使用溫度高、高溫體積穩(wěn)定性好的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料及其制備方法。

本發(fā)明的目的可通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料包括下述重量百分比的原料:10～70%的氧化鎂質(zhì)原料、1～60%的鎂硅質(zhì)原料、1～30%的二氧化硅質(zhì)原料和5～30%的鋁硅質(zhì)增孔劑，以及上述原料重量百分比之和的2～10%的結(jié)合劑。

本發(fā)明所述的氧化鎂質(zhì)原料取自高純鎂砂、燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂、海水鎂砂和鹵水鎂砂中的一種或幾種的組合，原料粒徑≤0.088mm。所述的鎂硅質(zhì)原料取自高硅鎂砂、鎂硅砂、鎂橄欖石、蛇紋石、滑石中的的一種或幾種的組合，原料粒徑≤0.088mm。所述的二氧化硅質(zhì)原料取自熔融石英、硅質(zhì)熟料或天然石英中的一種或幾種的組合，原料中sio2質(zhì)量百分含量≥98.0%。所述的鋁硅質(zhì)增孔劑取自?；⒅椤⒎勖夯移榛蜷]孔珍珠巖中的一種或幾種的組合。所述的結(jié)合劑取自紙漿廢液、糊精、氯化鎂、聚乙二醇或二氧化硅溶膠中的一種或幾種的組合。

本發(fā)明的制備方法步驟如下：

（1）將氧化鎂質(zhì)原料、鎂硅質(zhì)原料、二氧化硅質(zhì)原料和鋁硅質(zhì)增孔劑混合均勻，再加入結(jié)合劑混煉，得到泥料；

（2）將上述泥料機(jī)壓成型得到坯體；

（3）將坯體干燥后放入高溫窯爐中在1500～1650℃條件下煅燒2～8小時，即得到鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料。

本發(fā)明所述的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料以無機(jī)輕質(zhì)材料為增孔劑，利用了無機(jī)材料在燒結(jié)過程中反應(yīng)擴(kuò)散的機(jī)理，通過反應(yīng)擴(kuò)散達(dá)到成份的均化；所制備的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料以鎂橄欖石為主晶相，方鎂石和尖晶石為次晶相；材料孔壁結(jié)構(gòu)致密，未形成大量連續(xù)的貫通氣孔；所制備的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料的常溫耐壓強(qiáng)度為15～80mpa，體積密度為1.2～2.0g/cm³，荷重軟化溫度（0.2mpa）≥1500℃。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明利用鋁硅質(zhì)的無機(jī)輕質(zhì)材料為增孔劑，制備過程中避免了有機(jī)成孔劑或碳酸鹽成孔劑因在煅燒過程中產(chǎn)生的氣體排放而形成的貫通氣孔。材料在制備過程中采用了高溫煅燒工藝，所形成的孔壁結(jié)構(gòu)致密，晶間結(jié)合致密且貫通氣孔較少，有利于得到較好的常溫性能和高溫性能。

附圖說明

圖1為鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料的xrd圖譜。

圖2為鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料的顯微結(jié)構(gòu)照片。

具體實(shí)施方式：

本發(fā)明以下將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步的描述：

實(shí)施例1

按質(zhì)量百分比將60%的燒結(jié)鎂砂細(xì)粉、10%的鎂硅砂細(xì)粉、15%的熔融石英和15%的閉孔珍珠巖混合均勻，再外加上述原料質(zhì)量百分比之和4%的糊精作為添加劑，攪拌均勻得到混合泥料；將泥料機(jī)壓成型得到坯體；將坯體干燥后，再放入高溫爐中在1550℃條件下煅燒5小時，即得到鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料。

本實(shí)施例所制備的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料的技術(shù)指標(biāo)為：體積密度1.3g/cm³，耐壓強(qiáng)度為18mpa，荷重軟化溫度為（0.2mpa）為1520℃。

實(shí)施例2

按質(zhì)量百分比將55%的電熔鎂砂細(xì)粉、10%的蛇紋石、15%的天然石英和20%的粉煤灰漂珠混合均勻，再外加上述原料質(zhì)量百分比之和5%的紙漿廢液作為添加劑，攪拌均勻得到混合泥料；將泥料機(jī)壓成型得到坯體；將坯體干燥后，再放入高溫爐中在1600℃條件下煅燒6小時，即得到鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料。

本實(shí)施例所制備的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料的技術(shù)指標(biāo)為：體積密度1.25g/cm³，耐壓強(qiáng)度為32mpa，荷重軟化溫度為（0.2mpa）為1580℃。

實(shí)施例3

按質(zhì)量百分比將60%的高純鎂砂細(xì)粉、10%的鎂橄欖石、10%的硅質(zhì)熟料和20%的玻化微珠混合均勻，再外加上述原料質(zhì)量百分比之和5%的氯化鎂作為添加劑，攪拌均勻得到混合泥料；將泥料機(jī)壓成型得到坯體；將坯體干燥后，再放入高溫爐中在1580℃條件下煅燒4小時，即得到鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料。

本實(shí)施例所制備的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料的技術(shù)指標(biāo)為：體積密度1.5g/cm³，耐壓強(qiáng)度為38mpa，荷重軟化溫度為（0.2mpa）為1530℃。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種鎂橄欖石?方鎂石?尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料及其制備方法。該方法包括如下步驟：將10～70%的氧化鎂質(zhì)原料、1～60%的鎂硅質(zhì)原料、1～30%的二氧化硅質(zhì)原料和5～30%的鋁硅質(zhì)增孔劑混合均勻，再外加上述原料質(zhì)量百分比之和的2～10%的結(jié)合劑混煉，得到混合泥料；將泥料機(jī)壓成型得到坯體，坯體干燥后放入高溫窯爐中在1500～1650℃的條件下煅燒2～8小時，即得到鎂橄欖石?方鎂石?尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料。本發(fā)明采用鋁硅質(zhì)無機(jī)輕質(zhì)材料為增孔劑，生產(chǎn)過程中無氣體從材料內(nèi)部排放，未形成大量貫通氣孔；所制得的鎂橄欖石?方鎂石?尖晶石復(fù)相輕質(zhì)耐火材料具有耐壓強(qiáng)度高、隔熱性能好、高溫性能優(yōu)良的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：趙飛;葛鐵柱;劉新紅;賈全利;任楨;陳留剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.19
技術(shù)公布日：2017.07.14