[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用鎳鐵合金尾渣制備鎂橄欖石耐火材料的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810155348.6
• 申請(qǐng)日: 2018-02-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108191421A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段旭琴;劉闊;薄俊鵬;劉令傳;李博華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/20
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/20;C04B35/622;C04B35/66;C04B35/64;C04B35/626;C04B38/00
• 代理公司: 北京市廣友專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種利用鎳鐵合金尾渣制備鎂橄欖石耐火材料的方法。以鎳鐵合金尾渣、鎂砂作為原料，酚醛樹(shù)脂作為粘結(jié)劑，進(jìn)行細(xì)磨，并按照一定的粒度配比充分混合。混合后原料中主要組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例為：MgO為40～62％；MgO/SiO₂＝0.9～2；MgO/FeO>5；MgO/Al₂O₃>9.25；MgO/CaO>8。將混合料外加少量水潤(rùn)濕后壓制成型，得到生磚。經(jīng)過(guò)干燥處理的生磚加熱至1350～1600℃進(jìn)行2.5～3.5h的高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)冷卻后制得成品的鎂橄欖石耐火材料。本發(fā)明使用鎳鐵合金尾渣制備鎂橄欖石耐火材料，不需要進(jìn)行預(yù)燒，可直接用于耐火材料制備，節(jié)省了大量能源。本發(fā)明通過(guò)改變?cè)吓浔燃罢辰Y(jié)劑種類(lèi)；調(diào)整粒度組成；減少原料成型所使用的水量；適當(dāng)提高燒結(jié)溫度制備出耐火度高、體積密度大、顯氣孔率小、抗蠕變性能強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)耐用的鎂橄欖石耐火材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色冶金廢渣資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎳鐵合金尾渣的處理方法，尤其是一種利用硅鎂型紅土鎳礦火法冶煉鎳鐵合金產(chǎn)生的水淬渣生產(chǎn)鎂橄欖石耐火材料的方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著紅土鎳礦火法冶煉鎳鐵合金規(guī)模逐步擴(kuò)大，紅土鎳礦冶煉鎳鐵廢渣的排放量逐漸增多，約占冶金廢渣總排放量的五分之一。國(guó)內(nèi)對(duì)鎳鐵合金尾渣的利用率較低，除了少部分作為礦井填充料，大部分只是進(jìn)行了簡(jiǎn)單的堆存，大量鎳鐵合金尾渣堆放而不加治理，不僅占用大量土地，還會(huì)對(duì)區(qū)域水體、大氣、生態(tài)等環(huán)境因素造成不安全因素，甚至?xí)?duì)周?chē)用癜踩斐赏{。鑒于我國(guó)可開(kāi)采礦石資源日益枯竭的嚴(yán)峻現(xiàn)狀及冶金行業(yè)綠色低碳發(fā)展的要求，將鎳鐵合金尾渣等含硅鎂冶煉廢渣作為二次資源進(jìn)行綜合利用是提高資源綜合利用率、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。

鎂橄欖石耐火材料具有熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好、不水化、抗熔融、金屬侵蝕性能好、熱傳導(dǎo)率低、高溫下與大多數(shù)高溫材料間的相容性較好的特點(diǎn)。由于鎂橄欖石耐火材料的上述特點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于冶金、熱工以及鑄造行業(yè)。在熱工領(lǐng)域，鎂橄欖石耐火材料主要用于加熱爐爐底、熱風(fēng)爐爐襯以及各種工業(yè)窯爐蓄熱室的格子磚；在鑄造領(lǐng)域，由于不含游離態(tài)SiO₂，而被公認(rèn)為是綠色環(huán)保型鑄造材料。在冶金領(lǐng)域，目前鎂橄欖石耐火材料主要作為連鑄中間包內(nèi)襯材料使用，少部分作為轉(zhuǎn)爐和鋼包修補(bǔ)材料使用。但作為生產(chǎn)耐火材料的天然鎂橄欖石中含有較多的鐵、鈣、鋁等雜質(zhì)，嚴(yán)重影響了其在冶金領(lǐng)域的應(yīng)用，而另一主要原料高純度菱鎂礦的儲(chǔ)量也日益短缺，這就使得鎳鐵合金尾渣作為制備鎂橄欖石耐火材料的新原料將會(huì)受到更多的關(guān)注。此外使用天然礦物制備鎂橄欖石耐火材料，都需要進(jìn)行高溫預(yù)燒來(lái)消除結(jié)晶水和防止燒結(jié)過(guò)程中原料產(chǎn)生的熱膨脹，而鎳鐵合金渣作為冶金廢渣則不需要進(jìn)行預(yù)燒，這樣將節(jié)省大量能源。因此以鎳鐵合金尾渣做為原料，生產(chǎn)質(zhì)量合格的鎂橄欖石耐火材料將具有廣闊的應(yīng)用前景及綜合利用價(jià)值。

專(zhuān)利CN106810281A《一種利用鎳鐵渣制備得到的鎂橄欖石耐火磚的制備方法》公開(kāi)了一種將鎳鐵渣與鎂砂細(xì)粉混合，使用氯化鎂水溶液、腐殖酸作為粘結(jié)劑制備鎂橄欖石耐火磚。該方法使用的粘結(jié)劑氯化鎂在潮濕環(huán)境中易產(chǎn)生返鹵。同時(shí)氯化鎂水溶液在高溫下生成氯化氫，其與另一粘結(jié)劑腐殖酸都為酸性物質(zhì)，而鎂橄欖石耐火材料為堿性耐材，在一定程度上會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。此外，過(guò)低的焙燒溫度也不能使鎂砂中的鎂置換出鎂橄欖石類(lèi)質(zhì)同象體中的鈣和鋁等雜質(zhì)，導(dǎo)致鎂橄欖石質(zhì)耐材的耐火度降低。

專(zhuān)利CN107285778A《一種耐高溫鎂橄欖石型耐火材料的制備方法》公開(kāi)了一種耐高溫鎂橄欖石型耐火材料的制備方法，通過(guò)生成少量的MgO·Cr₂O₃以提高鎂橄欖石耐火材料的耐火度。但如果原料中不含Cr，則需引入Cr源。以鉻鐵礦的形式引入會(huì)增加Fe的含量，降低鎂橄欖石質(zhì)耐材的耐火度，以鎂鉻尖晶石或鎂鉻砂的形式引入會(huì)提高成本。

現(xiàn)有的通過(guò)鎳鐵渣制備鎂橄欖石耐火材料的專(zhuān)利中，都缺少對(duì)耐火材料的使用性能上的描述，如0.2MPa荷重變形開(kāi)始溫度、抗熱震性、線(xiàn)變化率等重要參數(shù)。本發(fā)明將這些參數(shù)作為生產(chǎn)鎂橄欖石耐火材料的主要性能指標(biāo)在實(shí)例中進(jìn)行說(shuō)明。

發(fā)明內(nèi)容