本發明涉及耐火材料領域所用的一種輕質隔熱耐火材料，尤其涉及一種鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料及其制備方法。

背景技術：

在高溫窯爐中采用性能優良的輕質隔熱耐火材料，可有效的提高窯爐熱效率，降低熱消耗。然而，傳統的多孔耐火材料由于結構疏松，晶體間結合弱，貫通的開口氣孔率高導致材料的抗壓強度差，使用溫度低，隔熱效果一般，因此加快開發高性能的輕質隔熱耐火材料是當前最為重要的發展方向之一。

目前復相多孔材料以剛玉-莫來石質和方鎂石-鎂橄欖石質為主，鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相耐火材料的應用相對較少。文獻研究表明鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相耐火材料具有很優良的常溫和高溫性能。（othmanamg，khalilnm．sinteringofmagnesiarefractoriesthroughtheformationofpericlase-forsterite-spinelphases［j］．ceramicsinternational，2005，(31):1117-1121）。為進一步豐富多孔輕質材料的種類，發明專利”多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復合陶瓷材料及其制備方法”（cn104086206a）公開了以菱鎂礦、粘土粉和al(oh)3粉為主要原料，利用菱鎂礦加熱過程中分解co2氣體的成孔機理，制備了多孔方鎂石-鎂橄欖石-尖晶石復合陶瓷材料。該方法在煅燒過程中有大量氣體從材料內部排放，所制備的氣孔多為貫通狀氣孔，對材料的常溫和高溫力學性能有不利影響。

技術實現要素：

本發明目的正是針對上述現有技術中所存在的不足之處而提供一種耐壓強度高、隔熱性能好、使用溫度高、高溫體積穩定性好的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料及其制備方法。

本發明的目的可通過下述技術方案來實現：

本發明的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料包括下述重量百分比的原料:10～70%的氧化鎂質原料、1～60%的鎂硅質原料、1～30%的二氧化硅質原料和5～30%的鋁硅質增孔劑，以及上述原料重量百分比之和的2～10%的結合劑。

本發明所述的氧化鎂質原料取自高純鎂砂、燒結鎂砂、電熔鎂砂、海水鎂砂和鹵水鎂砂中的一種或幾種的組合，原料粒徑≤0.088mm。所述的鎂硅質原料取自高硅鎂砂、鎂硅砂、鎂橄欖石、蛇紋石、滑石中的的一種或幾種的組合，原料粒徑≤0.088mm。所述的二氧化硅質原料取自熔融石英、硅質熟料或天然石英中的一種或幾種的組合，原料中sio2質量百分含量≥98.0%。所述的鋁硅質增孔劑取自玻化微珠、粉煤灰漂珠或閉孔珍珠巖中的一種或幾種的組合。所述的結合劑取自紙漿廢液、糊精、氯化鎂、聚乙二醇或二氧化硅溶膠中的一種或幾種的組合。

本發明的制備方法步驟如下：

（1）將氧化鎂質原料、鎂硅質原料、二氧化硅質原料和鋁硅質增孔劑混合均勻，再加入結合劑混煉，得到泥料；

（2）將上述泥料機壓成型得到坯體；

（3）將坯體干燥后放入高溫窯爐中在1500～1650℃條件下煅燒2～8小時，即得到鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料。

本發明所述的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料以無機輕質材料為增孔劑，利用了無機材料在燒結過程中反應擴散的機理，通過反應擴散達到成份的均化；所制備的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料以鎂橄欖石為主晶相，方鎂石和尖晶石為次晶相；材料孔壁結構致密，未形成大量連續的貫通氣孔；所制備的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料的常溫耐壓強度為15～80mpa，體積密度為1.2～2.0g/cm³，荷重軟化溫度（0.2mpa）≥1500℃。

本發明的有益效果如下：

本發明利用鋁硅質的無機輕質材料為增孔劑，制備過程中避免了有機成孔劑或碳酸鹽成孔劑因在煅燒過程中產生的氣體排放而形成的貫通氣孔。材料在制備過程中采用了高溫煅燒工藝，所形成的孔壁結構致密，晶間結合致密且貫通氣孔較少，有利于得到較好的常溫性能和高溫性能。

附圖說明

圖1為鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料的xrd圖譜。

圖2為鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料的顯微結構照片。

具體實施方式：

本發明以下將結合實施例作進一步的描述：

實施例1

按質量百分比將60%的燒結鎂砂細粉、10%的鎂硅砂細粉、15%的熔融石英和15%的閉孔珍珠巖混合均勻，再外加上述原料質量百分比之和4%的糊精作為添加劑，攪拌均勻得到混合泥料；將泥料機壓成型得到坯體；將坯體干燥后，再放入高溫爐中在1550℃條件下煅燒5小時，即得到鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料。

本實施例所制備的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料的技術指標為：體積密度1.3g/cm³，耐壓強度為18mpa，荷重軟化溫度為（0.2mpa）為1520℃。

實施例2

按質量百分比將55%的電熔鎂砂細粉、10%的蛇紋石、15%的天然石英和20%的粉煤灰漂珠混合均勻，再外加上述原料質量百分比之和5%的紙漿廢液作為添加劑，攪拌均勻得到混合泥料；將泥料機壓成型得到坯體；將坯體干燥后，再放入高溫爐中在1600℃條件下煅燒6小時，即得到鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料。

本實施例所制備的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料的技術指標為：體積密度1.25g/cm³，耐壓強度為32mpa，荷重軟化溫度為（0.2mpa）為1580℃。

實施例3

按質量百分比將60%的高純鎂砂細粉、10%的鎂橄欖石、10%的硅質熟料和20%的玻化微珠混合均勻，再外加上述原料質量百分比之和5%的氯化鎂作為添加劑，攪拌均勻得到混合泥料；將泥料機壓成型得到坯體；將坯體干燥后，再放入高溫爐中在1580℃條件下煅燒4小時，即得到鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料。

本實施例所制備的鎂橄欖石-方鎂石-尖晶石復相輕質耐火材料的技術指標為：體積密度1.5g/cm³，耐壓強度為38mpa，荷重軟化溫度為（0.2mpa）為1530℃。

技術特征：

技術總結
本發明涉及一種鎂橄欖石?方鎂石?尖晶石復相輕質耐火材料及其制備方法。該方法包括如下步驟：將10～70%的氧化鎂質原料、1～60%的鎂硅質原料、1～30%的二氧化硅質原料和5～30%的鋁硅質增孔劑混合均勻，再外加上述原料質量百分比之和的2～10%的結合劑混煉，得到混合泥料；將泥料機壓成型得到坯體，坯體干燥后放入高溫窯爐中在1500～1650℃的條件下煅燒2～8小時，即得到鎂橄欖石?方鎂石?尖晶石復相輕質耐火材料。本發明采用鋁硅質無機輕質材料為增孔劑，生產過程中無氣體從材料內部排放，未形成大量貫通氣孔；所制得的鎂橄欖石?方鎂石?尖晶石復相輕質耐火材料具有耐壓強度高、隔熱性能好、高溫性能優良的特點。

技術研發人員：趙飛;葛鐵柱;劉新紅;賈全利;任楨;陳留剛
受保護的技術使用者：鄭州大學
技術研發日：2017.04.19
技術公布日：2017.07.14