[发明专利]轻量化方镁石-镁铁铝复合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‑镁铁铝复合尖晶石耐火材料及其制备方法。其技术方案是：以10～22wt％、25～41wt％和15～31wt％的粒径依次为3～5mm、1～2.8mm和0.1～0.8mm的多孔方镁石‑镁铁铝复合尖晶石陶瓷颗粒为骨料，以4～8wt％的粒径小于0.074mm的多孔方镁石‑镁铁铝复合尖晶石陶瓷细粉、15～27wt％的镁砂细粉为基质，以骨料与基质之和为原料。先将骨料置于搅拌锅中，搅拌，再外加原料3～8wt％的亚硫酸纸浆溶液，搅拌，再加入基质，搅拌，成型，干燥，在1520～1620℃保温，冷却，即得轻量化方镁石‑镁铁铝复合尖晶石耐火材料。本发明所制制品具有导热系数低、微结构分布均匀、挂窑皮性能好、抗侵蚀性能好的特点，能应用于第二代新型水泥回转窑。

技术领域

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

背景技术

氧化镁基碱性耐火材料具有抗热震性能好、挂窑皮性能好、抗侵蚀能力强的特点，广泛用于水泥回转窑的烧成带。但传统氧化镁基耐火材料为致密材料，体积密度大，导热系数高，在水泥生产过程中窑内大量的热量通过耐火材料内衬散热而损失，导致水泥回转窑筒体温度过高；同时，耐火材料大的体积密度也会造成水泥回转窑筒体过重；这些不仅造成能源的过度消耗，还会对安全生产造成隐患。因此，有必要发展轻量化氧化镁基碱性耐火材料。

与此同时，随着城镇化、城市工业化和现代化战略的稳步推进，城市生活垃圾以及废弃物给城市周边环境带来了巨大压力。生活垃圾以及废弃物中存在大量有机物，这些有机物作为替代燃料使用时，既能节约能源，又能合理有效地处理生活垃圾以及废弃物。但替代燃料燃烧后会增加窑内盐碱和重金属氧化物含量，对水泥回转窑内耐火材料产生更强的化学侵蚀，这将对现有水泥回转窑烧成带用耐火材料、特别是轻量化耐火材料的性能提出更加严峻的挑战。

目前，关于轻量化氧化镁基碱性耐火材料已有报道。如“轻量化方镁石-镁铝尖晶石耐火材料及其制备方法”(CN201710632853.0)专利技术，以多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料等为原料，制备了轻量化方镁石-镁铝尖晶石耐火材料，但是其使用的菱镁矿品位较高(MgO含量44～50wt％)，成本较高，而且制品的挂窑皮性能较差。又如“轻量化方镁石-铁铝尖晶石耐火材料及其制备方法”(CN201710631762.5)专利技术，以多孔方镁石-镁铝尖晶石陶瓷材料和铁铝尖晶石-刚玉复合细粉为原料，制得了轻量化方镁石-铁铝尖晶石耐火材料，但该技术使用的菱镁矿品位较高(MgO含量44～50wt％)，且铁铝尖晶石中铁离子在基于替代燃料水泥回转窑的富氧环境中极不稳定，应用于第二代新型干法水泥回转窑时极易损毁，而且在高温条件下，与水泥熟料反应形成液相粘结水泥熟料和耐火材料的铁铝尖晶石相只分布在制品的基质中，使得制品中物相分布不均匀，导致制品挂窑皮性能有限。又如“一种镁质轻量耐火材料及其制备方法”(CN201610172528.6)专利技术，采用氧化镁碳热还原输运氧化法结合反应烧结法虽制得镁质轻量耐火材料，但其烧成气氛控制严苛，所得制品表面致密、内部疏松和物相种类单一，表面致密层损毁后内部疏松的多孔结构与侵蚀介质接触，制品会受到严重侵蚀，难以满足基于替代燃料水泥回转窑的使用。

发明内容

本发明旨在克服现有的技术缺陷，目的是提供一种成本低廉的轻量化方镁石-镁铁铝复合尖晶石耐火材料的制备方法，用该方法制得的制品导热系数低、微结构分布均匀、挂窑皮性能好、抗侵蚀能力强，能应用于第二代新型干法水泥回转窑。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

第一步、多孔方镁石-镁铁铝复合尖晶石陶瓷颗粒和多孔方镁石-镁铁铝复合尖晶石陶瓷细粉的制备

先将低品位高铁菱镁矿细粉以5～10℃/min的速率升温至500～700℃，保温1～3小时；再以3～8℃/min的速率升温至1000～1200℃，保温3～7小时，冷却，得到方镁石-橄榄石复合粉体。