[发明专利]一种镁基复合耐火原料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料原材料加工制备领域，特别是一种镁基复合耐火原料及其制备方法。

背景技术

目前菱镁矿资源进入了快速消耗时期，多年来的无序开采以及采富弃贫的传统资源利用模式，使得菱镁矿正面临着严重的资源危机，优质矿产资源急剧减少，低品位矿石被废弃并占地堆放，造成资源的极大浪费，且形成白色污染，严重污染环境，缩短矿山服务年限。由于菱镁资源属不可再生资源，因此对低品位矿及尾矿的开发利用就显得迫在眉睫。

合理利用低品位菱镁矿及尾矿，加快优质镁基复合耐火原料的合成是今后菱镁矿的研究重点。镁质材料尤其是低品位镁质材料中含有CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质成分，形成的低熔点矿相会显著降低镁质材料的高温使用性能和抗渣侵蚀性能，这在很大程度上限制了镁质材料在高温乃至超高温领域的应用。在低品位菱镁矿石的基础上，开发性能优异的镁基复相材料，可以减少液相量的生成并可控制液相的几何分布，有效地解决单相镁质材料的以上弊端。

Sialon是上世纪70年代初期首先由日本的Oyama和Kamigaito(1971)及英国的Jack和Wilson(1972)所发现并迅速发展起来的一类Si-Al-O-N四元系高温结构材料，sialon陶瓷在烧结过程中形成的瞬时液相的离子在烧结后期能进入晶格形成sialon相,使晶界得到净化,有利于提高材料的高温性能。因此，以其为结合相的材料具有优异的高温性能、强度、抗冲击性和抗侵蚀性。

以低品位菱镁矿或菱镁矿尾矿轻烧后制得的轻烧菱镁矿为主要原料，加入复合添加剂共磨，之后添加复合结合剂，混合均匀后压制成球或成坯，干燥后经高温氮化处理，制备一种新型镁基复合耐火材料，实现基质部分组成由低熔相向高熔相转变，低品位菱镁矿由低附加值产品向高附加值产品转变。这不仅可以提高低品位菱镁矿及尾矿的综合利用率，拓宽镁质材料的应用领域，还可以节约能源，降低污染，保护环境。

发明内容

本发明提供了一种镁基复合耐火原料及其制备方法，有效提高低品位菱镁矿及尾矿综合利用率。

一种镁基复合耐火原料，该原料的化学组份及各组分的重量百分比含量为：

所述的轻烧菱镁矿中重量百分比含量MgO≥75％，SiO₂≤10.0％，CaO≥2.0％；

所述的金属硅粉重量百分比含量Si≥99.0％，粒度≤0.074mm；

所述的金属铝粉重量百分比含量Al≥99.0％，粒度≤0.074mm；

所述的α-Al₂O₃细粉重量百分比含量Al₂O₃≥99.5％，粒度≤0.045mm；

所述的添加剂为粒度≤0.045mm的稀土氧化物Y₂O₃、Dy₂O₃和Er₂O₃中的一种或任意两种及三种的组合物；

所述的复合结合剂为按重量百分比，由30～50％的乙二醇和50～70％的酚醛树脂配制而成。

一种镁基复合耐火原料的制备方法，该方法包括如下步骤：

a.按下列一种镁基复合耐火材料的化学组份及各组分的重量百分比含量称取物料：

所述的轻烧菱镁矿中重量百分比含量MgO≥75％，SiO₂≤10.0％，CaO≥2.0％；

所述的金属硅粉重量百分比含量Si≥99.0％，粒度≤0.074mm；

所述的金属铝粉重量百分比含量Al≥99.0％，粒度≤0.074mm；

所述的α-Al₂O₃细粉重量百分比含量Al₂O₃≥99.5％，粒度≤0.045mm；

所述的添加剂为粒度≤0.045mm的稀土氧化物Y₂O₃、Dy₂O₃和Er₂O₃中的一种或任意两种及三种的组合物；

所述的复合结合剂为按重量百分比，由30～50％的乙二醇和50～70％的酚醛树脂配制而成；

b.将低品位菱镁矿或尾矿置于马弗炉中，经900℃轻烧处理，制得轻烧菱镁矿；