[发明专利]镁铁铝尖晶石砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁铁铝尖晶石砖及其制备方法，属于耐火材料技术领域。

背景技术

因镁铬材料具有良好的高温性能和出色的挂窑皮性能，所以，镁铬砖成为新型干法水泥生产线中的水泥回转窑烧成带用的主要材料。由于镁铬砖在使用中，砖中的部分铬会从Cr³⁺转变为剧毒和致癌的Cr⁶⁺，破坏环境和影响人民的生活健康。

因此，无铬化是水泥窑用碱性材料的趋势及发展方向。近年国内外在寻找镁铬砖的替代材料方面作了大量工作，但效果均不理想。其替代材料主要为白云石质耐火材料，白云石质耐火材料尽管抗热震性、耐侵蚀性好，挂窑皮性强，但十分容易水化。

奥镁公司(RHI)在研究中发现将预先合成的铁铝尖晶石引入到氧化镁材料中，能够显著提高碱性砖的挂窑皮性能，因此，添加铁铝尖晶石的镁砖也就成为最有希望替代镁铬砖的一种无铬化材料。

铁铝尖品石在自然界中存在极少，主要依靠人工合成。

目前，国内外真正进入商业应用的是奥美公司的镁铁铝尖晶石砖。正如专利CN02106242.0所讲，该公司的镁铁铝砖是以合成的铁铝尖晶石和镁砂(粒度小于4mm)为原料制备的，且铁铝尖晶石的成分中Fe₂O₃∶Al₂O₃比例为30∶70至60∶40，并且含有以Fe₂O₃+Al₂O₃计量质量的20-60％的MgO。由于该铁铝尖晶石中的MgO含量较高，烧结活性较低，整个铁铝尖晶石砖的烧结温度需要相应地提高。

而专利200810049559.8是以极限粒度8mm的烧结镁砂为主，加入预合成的铁铝尖晶石制备的；尖晶石加入量为质量的3-40％，其成分为Al₂O₃ 45-65质量％、FeO 20-55质量％、MgO 0-15质量％。该专利中，由于铁铝尖晶石中的铁含量范围宽，材料中可能含有过剩的FeO或Al₂O₃，导致铁铝尖晶石砖在烧成或使用中可能出现较大的体积效应而不利于体积稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镁铁铝尖晶石砖及其易于实施的制备方法。

本发明所述的镁铁铝尖晶石砖，其化学重量百分组成为：Fe₂O₃ 2.5～9.6％、Al₂O₃ 2.9～12％和MgO 76～93％。

制备方法如下：

以镁砂和亚铁铝尖晶石为原料，外加结合剂，经压制成型、干燥后高温烧成而制得。

其中：

亚铁铝尖晶石以FeO·Al₂O₃形式引入，铁铝尖晶石的化学重量组成中Fe₂O₃∶Al₂O₃比例为(40～45)∶(55～60)，并且含有Fe₂O₃+Al₂O₃合计质量0～20％的MgO。

烧成温度1400～1700℃。

本发明采用我国耐火材料领域比较方便实施的极限粒度为5mm的镁砂，同时引入活性较高的预合成亚铁铝尖晶石，从而制得了高性能的水泥回转窑烧成带用镁铁铝尖晶石砖。

本发明的镁铁铝尖晶石砖包括镁砂和预先合成的亚铁铝尖晶石。镁砂可选电熔镁砂、烧结镁砂以及中档镁砂等，极限粒度为5mm；基质部分包含粒度为0.088mm和0.045mm以下两部分。预合成的亚铁铝尖晶石的极限粒度为3mm。

本发明中，预合成的亚铁铝尖晶石是关键，为保持铁铝尖晶石原料的高烧结活性，制得体积稳定的镁铁铝尖晶石砖，本发明的铁铝尖晶石的成分为Fe₂O₃∶Al₂O₃比例接近铁铝尖晶石的理论组成，为(40～45)∶(55～60)，并且含有Fe₂O₃+Al₂O₃合计质量0～20％的MgO。由于该亚铁尖晶石中的MgO含量低，Fe²⁺向镁砂中扩散的驱动力较强，因此，该亚铁尖晶石保持着较高的烧结活性。