[發(fā)明專利]一種利用微波外場(chǎng)協(xié)同處理菱鎂礦制備高密度鎂鋯磚的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811018494.0
• 申請(qǐng)日: 2018-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN109053159A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田晨;于景坤;靳恩東;袁磊;溫天朋;賈丹彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/043
• 分類號(hào): C04B35/043
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 陳曦

本發(fā)明公開一種利用微波外場(chǎng)協(xié)同處理菱鎂礦制備高密度鎂鋯磚方法，利用該方法可以將天然的菱鎂礦經(jīng)過(guò)破碎、多段焙燒、水化、磨細(xì)、微波協(xié)同處理以及添加鋯英石等方法處理后得到高密度的鎂鋯質(zhì)耐火材料，利用本發(fā)明所制得的鎂鋯磚其體積密度可達(dá)3.4g/cm³以上。并且本發(fā)明所用原料相對(duì)廉價(jià)且易得，生產(chǎn)流程相對(duì)簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，可以有效的降低生產(chǎn)成本。且生產(chǎn)過(guò)程中也不會(huì)生產(chǎn)任何有毒或有害物質(zhì)，可有效的保證生產(chǎn)環(huán)節(jié)和流程的綠色與無(wú)害化，易于工業(yè)生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用微波外場(chǎng)協(xié)同處理菱鎂礦制備高密度鎂鋯磚的方法。

背景技術(shù)

菱鎂礦作為生產(chǎn)氧化鎂以及金屬鎂的主要礦物原料之一，具有自身鎂含量高，其他雜質(zhì)元素相對(duì)較少等天然優(yōu)勢(shì)。目前，以天然菱鎂礦作為生產(chǎn)原料進(jìn)行制備的各種鎂及鎂鹽類產(chǎn)物已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金、耐材、化工、建筑以及新材料等領(lǐng)域。

在制備耐火材料方面，利用菱鎂礦直接制備鎂砂或者高鎂磚時(shí)，由于碳酸鎂在分解過(guò)程中，材料自身的孔隙率會(huì)相應(yīng)增加，使得其自身的體積密度與致密度相應(yīng)降低，且對(duì)生產(chǎn)工藝及條件要求相對(duì)較高。一般直接利用菱鎂礦制備出的高鎂磚或者鎂砂，其體積密度不會(huì)超過(guò)3.2g/cm³，并且氧化鎂自身晶體結(jié)構(gòu)等性質(zhì)也單一使用氧化鎂所制備的耐火材料熱震性能也相對(duì)較差，在實(shí)際使用過(guò)程中易產(chǎn)生裂痕等，進(jìn)而影響生產(chǎn)。因此，目前在生產(chǎn)相應(yīng)鎂質(zhì)耐火材料中往往向其原料中其他元素使其與氧化鎂在燒制過(guò)程中反應(yīng)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的鎂質(zhì)復(fù)合耐火材料來(lái)提升自身原有抗熱震及抗侵蝕性能，進(jìn)而提升材料自身的使用壽命。其中最為代表性的就是鎂鉻質(zhì)復(fù)合耐火材料。

但是在鎂鉻磚生產(chǎn)過(guò)程中，不可避免的會(huì)造成鉻元素對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的污染，并且鎂鉻材料在使用過(guò)程中的導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較大，不僅會(huì)增加材料使用過(guò)程中的散熱壓力，也會(huì)導(dǎo)致其大量的熱量的浪費(fèi)。近年來(lái)，隨著環(huán)保及探索替代鎂鉻磚的新耐火材料壓力的不斷提升，促使相關(guān)行業(yè)及研究人員盡快研發(fā)出一種新型的、環(huán)保的、耐火度高并具有更高保溫特性的新型耐火材料。

基于上述背景，有部分研究人員提出并開發(fā)了一種利用氧化鋯替代氧化鉻進(jìn)行生產(chǎn)鎂鋯磚的相關(guān)方法，但其基本是通過(guò)電熔鎂及氧化鋯分析純等進(jìn)行制備，其生產(chǎn)成本相對(duì)較高，生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜，也不適宜大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)與實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種利用微波外場(chǎng)協(xié)同處理菱鎂礦制備高密度鎂鋯磚的方法，該發(fā)明方法的原始物料均為天然礦石，生產(chǎn)工藝也相對(duì)簡(jiǎn)單，易于應(yīng)用在實(shí)際的鎂鋯磚生產(chǎn)。

本發(fā)明提供一種利用微波外場(chǎng)協(xié)同處理菱鎂礦制備高密度鎂鋯磚的方法，包括以下步驟：

步驟1：分別對(duì)菱鎂礦和鋯英石進(jìn)行破碎及研磨；

步驟2：將步驟1中處理獲得的菱鎂礦粉置于馬弗爐中進(jìn)行焙燒，促進(jìn)碳酸鎂的完全分解，制得初級(jí)的輕燒氧化鎂粉；

步驟3：采用水化法將輕燒氧化鎂進(jìn)行水化處理，并置于球磨機(jī)中進(jìn)行球磨處理；

步驟4：將步驟3得到的水化泥漿裝入粘土坩堝或石英坩堝后送入真空微波反應(yīng)裝置內(nèi)進(jìn)行抽真空下的微波脫水干燥以及氫氧化鎂的二次分解處理，真空微波反應(yīng)裝置的反應(yīng)功率為3000W，反應(yīng)時(shí)間40-60min，真空度需在20KPa以上，每次協(xié)同處理物料重量在10Kg以下；

步驟5：待步驟4中的反應(yīng)后產(chǎn)物完全冷卻后，將其得到的活性氧化鎂粉與步驟1中獲得的鋯英石進(jìn)行混合配料，其鋯英石添加量為5％-10％；

步驟6：將步驟5中制備好的混合物料進(jìn)行壓制成型，同時(shí)在壓制完成后仍對(duì)樣品進(jìn)行保壓處理，之后進(jìn)行脫模，制得待燒制的樣品；

步驟7：將待燒制的樣品送入高溫爐中進(jìn)行最后燒制，待樣品燒制和冷卻完成后取出，得到高密度鎂鋯磚。