[发明专利]基于高碳铬铁渣的镁橄榄石-尖晶石陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开一种基于高碳铬铁渣的镁橄榄石‑尖晶石陶瓷及其制备方法。其技术方案是：将高碳铬铁渣置于马弗炉中，在600～700℃条件下焙烧2～3h，随炉冷却，破碎，筛分，得到高碳铬铁渣细粉；将70～80wt％的高碳铬铁渣细粉、15～25wt％的氧化镁细粉和5～15wt％的氧化铝细粉置于球磨机中，球磨，预压成型，破碎，筛分，机压成型，干燥；将干燥后的坯体置于箱式电阻炉中，以5～7℃/min的速率升温至900～1000℃，再以3～5℃/min速率升温至1150～1250℃，保温2～3h，制得基于高碳铬铁渣的镁橄榄石‑尖晶石陶瓷。本发明对工业固体废弃物高碳铬铁渣的回收利用率高，提高了高碳铬铁渣的资源化利用，环保无害，所制制品抗热震性能优异和铬离子对环境危害小。

技术领域

本发明属于镁橄榄石-尖晶石陶瓷技术领域。特别涉及一种基于高碳铬铁渣的镁橄榄石-尖晶石陶瓷及其制备方法。

背景技术

高碳铬铁渣是冶炼铬铁合金过程中产生的工业固体废弃物，属于一般工业废弃物。由于排放大，目前高碳铬铁渣利用率仅为30％，大部分露天堆放。如何有效的利用这些数量巨大的二次资源，制造高附加值产品并减少环境污染是目前亟需解决的问题。

目前关于高碳铬铁渣应用在建筑材料的研究主要是利用高碳铬铁渣制备砂浆。如“铬铁渣新级配优化方法及对砂浆性能的影响”(杭美艳，彭雅娟，郭艳梅.铬铁渣新级配优化方法及对砂浆性能的影响[J].混凝土与水泥制品，2020，(3)：pp96-99.)利用高碳铬铁渣的硬度大和结构稳定等特性，作为砂浆用于铺路。但由于高碳铬铁渣中含有少量未被分离的铬铁合金，若长期暴露于空气中势必会被氧化为有毒铬离子(Cr³⁺、Cr⁶⁺)，造成二次污染，建筑材料并未解决这一潜在威胁。

高碳铬铁渣应用在耐火材料的研究主要是利用高碳铬铁渣制备中间包干式料及铝镁系浇注料。如将部分铬铁渣用于镁质中间包干式料中(魏原驰等.铬铁渣对镁质中间包干式料性能的影响[J].硅酸盐通报，2020，39(4)：pp1237-1242.)；将部分铬铁渣细粉，水泥及镁砂细粉等按配比混合制成铝镁系浇注料，(张韶华等.掺铬铁渣的铝镁系浇注料的制备与性能研究[J].耐火材料，2014，(6)：pp436-438，442.)。虽然利用高碳铬铁渣中含有的镁橄榄石、尖晶石来提升性能，但铬铁渣加入量均未超过20wt％。

镁橄榄石是一种具有高强度的硅酸盐矿物，理论组成为2MgO·SiO₂。镁橄榄石由于熔点高(1910℃)，强度大，使得镁橄榄石陶瓷被广泛应用于冶金、热工以及铸造行业。但镁橄榄石材料弱点是热膨胀系数大，使得镁橄榄石陶瓷抗热震性能较差，阻碍了在许多领域的应用。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种能提高高碳铬铁渣废弃物的资源化利用的基于高碳铬铁渣的镁橄榄石-尖晶石陶瓷的制备方法，用该方法制备的基于高碳铬铁渣的镁橄榄石-尖晶石陶瓷抗热震性能优异和能减小铬离子对环境的危害。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤一、将高碳铬铁渣置于马弗炉中，在600～700℃条件下焙烧2～3h，随炉冷却，破碎，筛分，得到粒度≤0.088mm的高碳铬铁渣细粉。

步骤二、按所述高碳铬铁渣细粉为70～80wt％、氧化镁细粉为15～25wt％和氧化铝细粉为5～15wt％配料，将所述高碳铬铁渣细粉、氧化镁细粉和氧化铝细粉置于球磨机中，球磨4～8h，得到球磨料。

步骤三、将所述球磨料预压成型，再将成型后的坯体破碎，筛分，得到粒度为180～250μm的筛分料；然后将所述筛分料在100～110MPa条件下机压成型，保压30～60s，再于110～150℃条件下干燥12～24h，得到干燥后的坯体。