[发明专利]一种核壳包覆结构镁钙砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于镁钙砂技术领域。具体涉及一种核壳包覆结构镁钙砂及其制备方法。

背景技术

镁钙砂一般是指以MgO和CaO为主要化学成分的高温烧结混合物，主要用于制备镁钙砖、镁白云石砖、镁钙碳砖等碱性耐火材料制品。然而，镁钙砂及镁钙质耐火材料制品易吸收外界环境中的水分发生水化反应，引发明显的体积膨胀而粉化损毁。可以说，改善镁钙砂的烧结及抗水化性能直接关系到镁钙质耐火材料的工业生产、储运和使用。

目前，制备镁钙砂主要选用“添加物加入法”，以白云石矿起始原料、或以菱镁矿和石灰石为起始原料，经破碎、轻烧后加入少量添加剂（如Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、ZrO₂、Ni₂O₃或稀土氧化物等）进行混合，成型，高温（1500~1650℃）烧成，破碎即得合成镁钙砂。

采用“添加物加入法”制备镁钙砂，主要通过添加剂与MgO或CaO在高温条件下发生反应，形成低熔点物相或固溶体促进烧结，以此提高镁钙砂的烧结性能和致密度，减少MgO和CaO与外界接触的“通道”，减缓镁钙砂的水化反应。但采用“添加物加入法”制备镁钙砂，不仅烧成温度较高和能耗大，且添加物的引入（如稀土氧化物）进一步增大了镁钙砂的生产成本。此外，采用“添加物加入法”并未有效解决镁钙砂的水化问题，一旦镁钙砂由表及里发生水化，则水化反应持续进行，进而损毁材料。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种生产成本低、制备工艺简单和能耗小的核壳包覆结构镁钙砂的制备方法。用该方法所制备核壳包覆结构镁钙砂核壳包覆结构完整，抗水化性能优良。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

步骤一、将白云石矿破碎至5~8mm，在900~1000℃条件下热处理0.5~1小时，即得轻烧白云石料。

步骤二、将轻烧白云石料球磨至粒径小于80μm，即得轻烧白云石细粉。

步骤三、按轻烧白云石细粉︰水的质量比为100︰(35~40)，将轻烧白云石细粉和水在圆盘造粒机中混合0.2~0.3小时，造粒成型，制得球形白云石颗粒料。

步骤四、将球形白云石颗粒料浸入Cu(OH)₂凝胶中1~2分钟，取出，得到包覆结构白云石颗粒料。

步骤五、将包覆结构白云石颗粒料在30~35℃条件下干燥12~15小时，然后在110~120℃条件下干燥6~12小时，再置于电阻炉中升温至1200~1400℃，保温2~3小时，随炉冷却至室温，即得核壳包覆结构镁钙砂。

所述白云石矿为CaMg(CO₃)₂，白云石矿的主要化学成分是：CaCO₃为53~54wt%，MgCO₃为42~44wt%，Fe₂O₃≤0.3wt%，SiO₂≤1wt%，Al₂O₃≤0.5wt%。

所述Cu(OH)₂凝胶的固含量为15~25wt%，pH值为8.0~8.5。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明以天然白云石矿为制备镁钙砂的起始原料，来源丰富，生产成本低；白云石矿经破碎、球磨和混合后造粒成型，然后浸入Cu(OH)₂凝胶中形成包覆结构，制备工艺简单。本发明经1200~1400℃烧成，大幅降低了核壳包覆结构镁钙砂的烧成温度，能耗小。

此外，Cu(OH)₂凝胶在高温下分解成CuO微晶，烧结活性好，易与MgO和CaO微晶形成低熔相而发生流动传质，促进镁钙砂表层烧结，形成完整核壳包覆结构，减少镁钙砂表面孔隙，所制备的核壳包覆结构镁钙砂水化增重率为0.1~0.6%，抗水化性能优良。

因此，本发明具有生产成本低、制备工艺简单和能耗小的特点，用该方法制备的核壳包覆结构镁钙砂核壳包覆结构完整，抗水化性能优良。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制：

为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：