[发明专利]轻量化方镁石-铁铝尖晶石耐火材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种轻量化方镁石‑铁铝尖晶石耐火材料及其制备方法。其方案是：以10~20wt%的粒径为3~5mm、30~40wt%的粒径为1~2.8mm和10~15wt%的粒径为0.1~0.8mm的纳米孔径的多孔方镁石‑镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒为骨料，以8~15wt%的纳米孔径的多孔方镁石‑镁铝尖晶石陶瓷材料细粉、10~15wt%的铁铝尖晶石‑刚玉复合细粉和10~20wt%的镁砂细粉为基质，外加骨料与基质之和2~8wt%的结合剂。先将骨料置于真空搅拌机，抽真空，加入结合剂，搅拌，关闭抽真空系统；加入基质，搅拌，成型，干燥，在1500~1650℃保温，冷却，即得轻量化方镁石‑铁铝尖晶石耐火材料。所得制品的气孔为纳米孔，导热系数低、抗侵蚀性好、挂窑皮性能优良和热震稳定性高。

技术领域

本发明属于方镁石-铁铝尖晶石耐火材料技术领域。尤其涉及一种轻量化方镁石-铁铝尖晶石耐火材料及其制备方法。

背景技术

方镁石-铁铝尖晶石耐火材料由于具有优异的高温稳定性和挂窑皮性能，已广泛应用于以煤粉为燃料的水泥回转窑烧成带。现有的方镁石-铁铝尖晶石耐火材料一般以烧结或电熔镁砂为原料制得，体积密度较大和导热系数较高，在使用过程中，一方面会导致水泥回转窑筒体温度过高，造成大量热量损失，另一方面会加重回转窑的重量，增加轮带区筒体应力，加速筒体变形，增加安全隐患。

为了降低回转窑筒体温度、减轻轮带区负荷、便利安全生产，耐火材料工作者已研发出了多层复合耐火材料来替代传统致密耐火材料。如“方镁石-镁铁铁铝尖晶石/镁橄榄石复合砖（ZL201510104066）”专利技术，制备了具有工作层和隔热层的复合耐火材料，其制备工艺复杂，隔热层强度较低，且隔热层与致密层容易因热物性不匹配产生裂纹，严重影响使用寿命；又如“一种水泥回转窑用低导热率镁铁铝尖晶石砖及其生产方法（ZL201610021949.9）”专利技术，以聚丙烯纤维为造孔剂制得了具有纤维状微孔的低导热镁铁铝尖晶石耐火材料，但气孔孔径较大，且为贯通状，使得耐火材料易被窑内硫化物及盐碱等介质侵蚀；再如“水泥回转窑用轻量化方镁石-镁铝尖晶石耐火材料及其制备方法（ZL201410059476.2）”专利技术，以多孔方镁石-尖晶石陶瓷材料为原料替代致密镁砂，制得了低导热的轻量化耐火材料，但轻量化耐火材料气孔的孔径较大、透气度高，抗硫化物及盐碱等介质的侵蚀能力较差。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种制备工艺简单和气孔为纳米级的轻量化方镁石-铁铝尖晶石耐火材料的制备方法，用该方法制备的轻量化方镁石-铁铝尖晶石耐火材料导热系数低、抗侵蚀性良好、挂窑皮性能优异和热震稳定性能高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以10~20wt%的粒径为3~5mm的纳米孔径的多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒、30~40wt%的粒径为1~2.8mm的纳米孔径的多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒和10~15wt%的粒径为0.1~0.8mm的纳米孔径的多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料颗粒为骨料，以8~15wt%的粒径小于0.074mm的纳米孔径的多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料细粉、10~15wt%的铁铝尖晶石-刚玉复合细粉和10~20wt%的镁砂细粉为基质，以所述骨料和基质之和2~8wt%的Al³⁺溶液为结合剂。

按上述成分及其含量：先将所述骨料置于真空搅拌机中，抽真空至2.0kPa以下，再倒入所述含Al³⁺溶液，搅拌10~15分钟，关闭抽真空系统；然后倒入所述基质，搅拌均匀，在100~200MPa条件下机压成型，在110~220℃条件下干燥12~36小时，在1500~1650℃条件下保温3~8小时，冷却，即得轻量化方镁石-铁铝尖晶石耐火材料。

所述纳米孔径的多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料的制备步骤是：