[發明專利]一種含鈣尖晶石耐火原料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210167313.7
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN102659436A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 顧華志;羅瓊;李正坤;黃奧;張家勤;李寅
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學;江蘇晶鑫高溫材料有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/622
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明屬于尖晶石耐火原料技術領域，具體涉及一種含鈣尖晶石耐火原料及其制備方法。

背景技術

鎂鋁尖晶石（MA）是一種熔點高、熱膨脹系數小（熱膨脹系數(20~1000℃)為7.6×10^-6℃^-1）、熱導率低（1000℃為5.82W/(?m·K)）、耐磨損、還原氣氛下體積穩定性優良、抗K₂O的硫酸鹽侵蝕性強和抗Na₂O的硫酸鹽侵蝕性強的材料。

方鎂石-尖晶石磚具有良好的熱震穩定性，以及抗堿、氯、硫侵蝕性好等優點，是水泥窯用無鉻堿性耐火材料未來發展的趨勢。但是方鎂石-尖晶石磚也存在弱點，即磚體粘掛窯皮性能較差，且磚中尖晶石組分在過熱條件下易于水泥熟料中的C₃S或C₃A反應生成低熔點的C₁₂A₇，尖晶石與水泥熟料組分中C₃S和C₃A反應如下：

MA_(brick)+C₃S+L_{(liquid?phase)}→C₁₂A_{7(Mayenite?phase)}+M+C₂S+L_{(liquid?phase)}；

MA_(brick)+L_C3A{Ca,Al,Si,Fe}→C₁₂A_{7(Mayenite?phase)}+M+?L_{(liquid?phase)}。

故導致窯皮燒流，造成尖晶石礦物的蝕損，以上不足限制了它在水泥回轉窯燒成帶的使用。

水泥回轉窯的窯皮是由水泥熟料或粉塵自液相或半液相變成固體形成的。回轉窯的窯皮具有保護耐火磚，降低高溫、熟料液相及窯內氣氛對耐火磚的剝落和侵蝕損毀，同時窯皮可以儲存熱能，降低回轉窯的熱損失。水泥回轉窯由于服役齡期長，要求水泥回轉窯用耐火磚具有良好的粘掛窯皮性能。

研究具有優異的粘掛窯皮性能和良好的高溫使用性能的尖晶石耐火原料，解決目前水泥窯用方鎂石-尖晶石磚使用中存在的問題，實現水泥窯用耐火材料的長壽化和加快水泥行業的節能降耗，成為耐火材料行業的一項重要課題。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種粘掛窯皮性能優異和高溫使用性能良好的含鈣尖晶石耐火原料及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：先將55~75wt%的氧化鋁原料、20?~40wt%的氧化鎂原料和1~10wt%的生白云石共磨，烘干，混練，擠壓成坯體；將坯體在110~200℃條件下保溫12~48小時；再置入高溫窯，在1600~1850℃條件下煅燒，然后將煅燒后的產物破碎，即得含鈣尖晶石耐火原料。

所述氧化鋁原料為工業氧化鋁、氫氧化鋁、氧化鋁微粉中的一種以上；氧化鋁中的Al₂O₃含量≥96wt%，粒徑≤1mm。

所述氧化鎂原料為輕燒氧化鎂、氫氧化鎂、菱鎂礦中的一種以上；氧化鎂中的MgO含量≥96wt%，粒徑≤1mm。

所述生白云石為市售礦物原料，生白云石的CaO₃·MgCO₃含量≥98wt%，粒徑≤1mm。

所述共磨的設備為球磨機，共磨后的混合料粒徑≤0.088mm占90%以上。

所述混練是在烘干的混合料中加入混合料3~5wt%的有機結合劑進行混合；有機結合劑為羧甲基纖維素、甲基纖維素、聚乙烯醇、木質素磺酸鈣中的一種以上。

由于采用上述技術方案，本發明利用鎂鋁尖晶石中引入的CaO制備出含一種以上含鈣物相的復相鎂鋁尖晶石原料。采用含鈣尖晶石耐火原料所制備的方鎂石-尖晶石磚在水泥回轉窯燒成帶使用過程中，利用水泥熟料中的C₃A等液相或半液相與復相尖晶石原料中含鈣物相在高溫下發生化學反應，原位生成具有較高熔點的鋁酸鈣系化合物，而不是低熔點的C₁₂A₇，覆蓋在方鎂石-尖晶石磚磚體表面，減少了水泥熟料與該磚體的接觸面積，有效緩沖水泥熟料中的液相對窯皮的剝落；同時，該磚中的鎂鋁尖晶石原料所含的彈性含鈣物相能吸收熱應力，進一步提高了方鎂石-尖晶石磚的抗熱震性能。