一種鎂基復(fù)合耐火原料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及耐火材料原材料加工制備領(lǐng)域，特別是一種鎂基復(fù)合耐火原料及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前菱鎂礦資源進(jìn)入了快速消耗時(shí)期，多年來(lái)的無(wú)序開(kāi)采以及采富棄貧的傳統(tǒng)資 源利用模式，使得菱鎂礦正面臨著嚴(yán)重的資源危機(jī)，優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源急劇減少，低品位礦石被 廢棄并占地堆放，造成資源的極大浪費(fèi)，且形成白色污染，嚴(yán)重污染環(huán)境，縮短礦山服務(wù)年 限。由于菱鎂資源屬不可再生資源，因此對(duì)低品位礦及尾礦的開(kāi)發(fā)利用就顯得迫在眉睫。
[0003] 合理利用低品位菱鎂礦及尾礦，加快優(yōu)質(zhì)鎂基復(fù)合耐火原料的合成是今后菱鎂礦 的研宄重點(diǎn)。鎂質(zhì)材料尤其是低品位鎂質(zhì)材料中含有CaO、Si0 2、A1203、Fe2O3等雜質(zhì)成分， 形成的低熔點(diǎn)礦相會(huì)顯著降低鎂質(zhì)材料的高溫使用性能和抗渣侵蝕性能，這在很大程度上 限制了鎂質(zhì)材料在高溫乃至超高溫領(lǐng)域的應(yīng)用。在低品位菱鎂礦石的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)性能優(yōu) 異的鎂基復(fù)相材料，可以減少液相量的生成并可控制液相的幾何分布，有效地解決單相鎂 質(zhì)材料的以上弊端。
[0004] Sialon是上世紀(jì)70年代初期首先由日本的Oyama和Kamigaito (1971)及英國(guó) 的Jack和Wilson (1972)所發(fā)現(xiàn)并迅速發(fā)展起來(lái)的一類Si-Al-O-N四元系高溫結(jié)構(gòu)材料， sialon陶瓷在燒結(jié)過(guò)程中形成的瞬時(shí)液相的離子在燒結(jié)后期能進(jìn)入晶格形成sialon相， 使晶界得到凈化，有利于提高材料的高溫性能。因此，以其為結(jié)合相的材料具有優(yōu)異的高 溫性能、強(qiáng)度、抗沖擊性和抗侵蝕性。
[0005] 以低品位菱鎂礦或菱鎂礦尾礦輕燒后制得的輕燒菱鎂礦為主要原料，加入復(fù)合添 加劑共磨，之后添加復(fù)合結(jié)合劑，混合均勻后壓制成球或成坯，干燥后經(jīng)高溫氮化處理，制 備一種新型鎂基復(fù)合耐火材料，實(shí)現(xiàn)基質(zhì)部分組成由低熔相向高熔相轉(zhuǎn)變，低品位菱鎂礦 由低附加值產(chǎn)品向高附加值產(chǎn)品轉(zhuǎn)變。這不僅可以提高低品位菱鎂礦及尾礦的綜合利用 率，拓寬鎂質(zhì)材料的應(yīng)用領(lǐng)域，還可以節(jié)約能源，降低污染，保護(hù)環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種鎂基復(fù)合耐火原料及其制備方法，有效提高低品位菱鎂礦及尾 礦綜合利用率。
[0007] -種鎂基復(fù)合耐火原料，該原料的化學(xué)組份及各組分的重量百分比含量為：
[0008] 輕燒菱鎂礦 83~86% 金屬鋁粉 1~2% 金屬娃粉 3~5% a -Al2O3細(xì)粉 3~5% 添加劑 1~3% 復(fù)合結(jié)合劑 3~4% ;
[0009] 所述的輕燒菱鎂礦中重量百分比含量MgO彡75%，SiO2S 10. 0%，CaO彡2. 0% ;
[0010] 所述的金屬硅粉重量百分比含量Si彡99. 0%，粒度彡0. 074mm ;
[0011] 所述的金屬鋁粉重量百分比含量Al彡99. 0%，粒度< 0.074mm;
[0012] 所述的a -Al2O3細(xì)粉重量百分比含量Al 203彡99. 5%，粒度彡0· 045mm ;
[0013] 所述的添加劑為粒度彡0. 045mm的稀土氧化物Y203、Dy2O3和Er 203中的一種或任 意兩種及三種的組合物；
[0014] 所述的復(fù)合結(jié)合劑為按重量百分比，由30~50%的乙二醇和50~70%的酚醛樹(shù) 脂配制而成。
[0015] -種鎂基復(fù)合耐火原料的制備方法，該方法包括如下步驟：
[0016] a.按下列一種鎂基復(fù)合耐火材料的化學(xué)組份及各組分的重量百分比含量稱取物 料：
[0017] 輕燒菱鎂礦 83~86% 金屬鋁粉 1~2% 金屬桂粉 3~5% a -Al2O3細(xì)粉 3~5% 添加劑 1~3% 復(fù)合結(jié)合劑 3~4% ;
[0018] 所述的輕燒菱鎂礦中重量百分比含量MgO彡75%，SiO2S 10. 0%，CaO彡2.0% ;
[0019] 所述的金屬硅粉重量百分比含量Si彡99. 0%，粒度< 0. 074mm ;
[0020] 所述的金屬鋁粉重量百分比含量Al彡99. 0%，粒度彡0. 074mm ;
[0021] 所述的a -Al2O3細(xì)粉重量百分比含量Al 203彡99. 5%，粒度彡0· 045mm ;
[0022] 所述的添加劑為粒度彡0. 045mm的稀土氧化物Y203、Dy2O3和Er 203中的一種或任 意兩種及三種的組合物；
[0023] 所述的復(fù)合結(jié)合劑為按重量百分比，由30~50%的乙二醇和50~70%的酚醛樹(shù) 脂配制而成；
[0024] b.將低品位菱鎂礦或尾礦置于馬弗爐中，經(jīng)900°C輕燒處理，制得輕燒菱鎂礦；
[0025] c.將輕燒菱鎂礦和添加劑置于球磨機(jī)中共磨，出粉率< 10t/h ;
[0026] d.將輕燒菱鎂礦、金屬鋁粉、Ci-Al2O3細(xì)粉和添加劑混合，混合好的物料加入復(fù)合 結(jié)合劑，經(jīng)100~180MPa壓力，壓制成直徑為Φ 50mm的球體或230 X 114 X 65mm的磚坯；
[0027] e.成型后的坯體置于干燥箱內(nèi)，在180_190°C下干燥24h，干燥后的坯體經(jīng) 1550-1600°C的高溫氮化處理3-5h。
[0028] 本發(fā)明與現(xiàn)有同類技術(shù)相比，其顯著地的有益效果體現(xiàn)在：
[0029] 1.對(duì)低品位菱鎂礦及尾礦進(jìn)行基質(zhì)改性處理，提高了其綜合利用率，節(jié)約能源，保 護(hù)環(huán)境；
[0030] 2.充分利用了低品位菱鎂礦及尾礦中Ca0、Si02、Al20 3等雜質(zhì)成分，并通過(guò)引入單 一或復(fù)合添加劑，制備新型鎂基復(fù)合耐火原料，充分利用方鎂石和塞隆陶瓷各自的優(yōu)異性 能，揚(yáng)長(zhǎng)避短，提高了低品位鎂質(zhì)材料的抗熱震性和抗渣滲透性。
[0031] 3.與普通的單相鎂質(zhì)原料相比，本發(fā)明的新型鎂基復(fù)合耐火原料由于引入了單一 或復(fù)合添加劑，因此體積密度及熱導(dǎo)率較單相鎂質(zhì)原料較低，顯氣孔率則較單相鎂質(zhì)原料 略高，而這正是新型鎂基復(fù)合耐火原料抗熱震性能得以提高的原因，熱導(dǎo)率的下降則使得 新型鎂基復(fù)合耐火原料可以用來(lái)制作隔熱保溫材料。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面用實(shí)施例更詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 一種鎂基復(fù)合耐火原料，該原料的化學(xué)組份及各組分的重量百分比含量見(jiàn)表1中 實(shí)施例1，其中，復(fù)合結(jié)合劑按重量百分比，由30%的乙二醇和70%的酚醛樹(shù)脂配制而成。
[0035] 一種鎂基復(fù)合耐火原料的制備方法，該方法的步驟如下：
[0036] a.按表1實(shí)施例1的化學(xué)組分及重量百分比，稱取各種物料；
[0037] b.將低品位菱鎂礦或尾礦置于馬弗爐中，經(jīng)900°C輕燒處理，制得輕燒菱鎂礦；
[0038] c.將輕燒菱鎂礦和復(fù)合添加劑置于球磨機(jī)中共磨，出粉率< 10t/h ;
[0039] d.將輕燒菱鎂礦、金屬鋁粉、Ci-Al2O3細(xì)粉和添加劑混合，混合好的物料加入復(fù)合 結(jié)合劑，經(jīng)IOOMPa壓力，壓制成直徑為Φ 50mm的球體；
[0040] e.成型后的坯體置于干燥箱內(nèi)，在180-190°C下干燥24h，干燥后的坯體經(jīng) 1550-1600°C的高溫氮化處理3-5h。
[0041] 成品檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1的實(shí)施例1。
[0042] 實(shí)施例2
[0043] 一種鎂基復(fù)合耐火原料，該原料的化學(xué)組份及各組分的重量百分比含量見(jiàn)表1中 實(shí)施例2,其中，復(fù)合結(jié)合劑按重量百分比，由50%的乙二醇和50%的酚醛樹(shù)脂配制而成。
[0044] 一種鎂基復(fù)合耐火原料的制備方法，該方法的步驟如下：
[0045] a.按表1實(shí)施例2的化學(xué)組分及重量百分比，稱取各種物料；
[0046] b.將低品位菱鎂礦或尾礦置于馬弗爐中，經(jīng)900°C輕燒處理，制得輕燒菱鎂礦；
[0047] c.將輕燒菱鎂礦和復(fù)合添加劑置于球磨機(jī)中共磨，出粉率