[发明专利]一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域。具体涉及一种致密镁橄榄石耐火原料及其制备方法。

背景技术

镁橄榄石晶体熔点1890℃，为岛状硅酸盐结构，具有熔点高、导热系数低、化学性质稳定、耐金属熔体和渣侵蚀性高的优良特性。而天然镁橄榄石不仅杂质含量较高且烧失量大，即使经高温煅烧处理，仍不能满足高档耐火制品的要求。天然镁橄榄石中含有的如Fe₂O₃、SiO₂和Al₂O₃等杂质，在矿物中或高温下将会形成低熔物，如铁橄榄石、钙镁橄榄石、透辉石、钙长石、堇青石等，进而降低制品的耐火度和荷重软化温度；因杂质成分的存在导致多种矿相并存，造成耐火制品高温下性质的不稳定，严重影响了耐火材料生产和耐火材料产品的推广。

现有技术中也有一些有关镁橄榄石制备的方法，但都存在一定的不足：如以蛇纹石尾矿为主要原料（万建东，东海县蛇纹石尾矿转化为镁橄榄石的研究. 非金属矿, 1997, 3: 61-63）的制备技术，经细磨、成型和烧成得到致密镁橄榄石原料，但由于原料中的Fe₂O₃和CaO等杂质含量较高，使所制备的镁橄榄石高温性质不稳定，限制了其在耐火制品中的应用；另如“用菱镁矿尾矿和滑石尾矿合成高纯镁橄榄石的方法”(201110159148)的专利技术，以菱镁矿尾矿和滑石尾矿为主体原料，加入添加剂和结合剂，经配料、混料、成型、烘干、高温合成和破碎等工序制得使用温度高于1600℃和体积密度大于2.55g/cm³的高纯镁橄榄石耐火原料，但该技术采用的原料及产物中含有一定量的氧化铁，则会影响最终产物在高温下的使用效果，受制备方法限制，该技术无法制得高密度的镁橄榄石，如在确保高温性能优异的前提下，体积密度大于2.9 g/cm³的致密镁橄榄石；又如“用铁尾矿生产镁橄榄石耐火材料的方法”(ZL200610047981)的专利技术，在铁尾矿与轻烧镁粉的混合料中加入橄榄石熟料、可烧失物、结合剂和水，经搅拌、成型、干燥、保温和烧成，制得镁橄榄石耐火材料，该技术采用的原料中存在有较高含量的铁，将会显著影响产物的高温性能，进而无法在与侵蚀介质、还原气氛、碱性粉尘等接触的高温环境下长期使用；再如“轻质镁橄榄石砖及其制造方法”(200610134805)的专利技术，将橄榄石砂、镁砂、焦炭和木炭等混合，经干燥、烧成、切和磨制得使用温度达到1540℃的轻质镁橄榄石砖。

总之，现有技术中关于镁橄榄石材料或镁橄榄石砖的制备方法，都存在一些不足：或原料中含有铁、钙等杂质，导致产品高温性质的不稳定；或制备的产物为轻质材料。故都不能满足与侵蚀介质、还原气氛和碱性粉尘等接触的高温环境对耐火材料产品的体积密度、气孔率、高温性质的要求。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，目的是提供一种生产成本低和易于烧结的致密镁橄榄石耐火原料的制备方法，用该方法制备的致密镁橄榄石耐火原料体积密度大、气孔率低和高温性质稳定。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：先将69~85wt%的滑石粉、13~30 wt%的镁质原料细粉和0.2~2wt%的添加剂混合，制得混合料；再外加所述混合料1~10wt%的结合剂，置于球磨机中球磨1~3小时，制得球磨料；然后向球磨料中加入占球磨料3~10wt%的水，搅拌10~30分钟，压制成坯体，干燥；最后将干燥后的坯体在1350~1650℃条件下煅烧，保温1~3小时，制得致密镁橄榄石耐火原料。

所述滑石粉中的Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃的杂质含量小于1.2wt%，滑石粉的粒径小于0.045mm。

所述镁质原料细粉为电熔镁砂细粉、烧结镁砂细粉和轻烧氧化镁细粉中的一种；镁质原料细粉中的Al₂O₃、CaO和Fe₂O₃的杂质含量小于3 wt%，镁质原料细粉的粒径小于0.045 mm。

所述添加剂为碳化硅、氮化硅和二氧化钛中的一种以上，所述添加剂中的Fe₂O₃的含量小于1wt%，粒径小于0.045 mm。

所述压制的压力为45~55MPa。

所述结合剂为蔗糖、半乳糖、葡萄糖和工业糊精粉中的一种。