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一種鎂質(zhì)合成材料的制備方法與流程

文檔序號:12089311閱讀:591來源:國知局

本發(fā)明涉及耐火材料技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種鎂質(zhì)合成材料的制備方法。



背景技術(shù):

鎂質(zhì)合成材料的主要礦物氧化鈣、氧化鎂是熔點(diǎn)極高的物質(zhì),化學(xué)穩(wěn)定性高;白云石礦或者菱鎂礦燒結(jié)前期主要受到傳熱過程控制,試樣燒結(jié)時熱量有一個由外向內(nèi)的傳熱過程,顆粒表面受熱先分解,同時釋放CO2生成高活性的微晶,熱量經(jīng)一段時間傳遞到內(nèi)部顆粒時,表面高活微晶顆粒由于受熱時間過長出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象,形成具有一定強(qiáng)度保留菱鎂礦結(jié)構(gòu)外形的硬殼,即所謂的“母鹽假象”,大量“母鹽假象”在輕燒粉體中的存在會嚴(yán)重影響輕燒粉體的均勻性和試樣后期燒結(jié)致密性,假象之間相互獨(dú)立呈孤島狀分布。試樣內(nèi)部還存在大量縫隙及不規(guī)則孔洞,廣泛分布在團(tuán)聚體內(nèi)部、團(tuán)聚體之間。氣孔尺寸整體比較大,且相互連通形成超大氣孔。輕燒粉體中假象的普遍存在會導(dǎo)致成型時致密化困難,阻礙試樣的燒結(jié)。

在生產(chǎn)、存貯以及運(yùn)輸過程中的水化問題,一直是限制鎂質(zhì)尤其是鎂鈣質(zhì)耐火材料普及應(yīng)用的瓶頸,改善燒結(jié)、合成工藝一直是鎂質(zhì)合成材料研究的中心內(nèi)容。

上述問題要求要提高鎂質(zhì)合成材料的致密度。為提高鎂質(zhì)合成材料的致密度,主要通過提高燒結(jié)溫度,即采用超高溫窯爐燒成鎂質(zhì)合成材料;二步煅燒法,即以輕燒石灰石、菱鎂礦或輕燒白云石壓成荒坯,再經(jīng)1600~1700℃燒成,也在一定程度上提高了鎂質(zhì)合成材料的抗水化性能;通過添加燒結(jié)助劑提高合成鎂質(zhì)合成材料的致密度也是當(dāng)前廣泛采用的方法。

本發(fā)明結(jié)合添加燒結(jié)助劑、活性納米材料技術(shù)與機(jī)械活化措施旨在探索新的原料處理工藝,以此制備高致密度、抗水化性好的鎂質(zhì)合成材料,廣泛應(yīng)用于干式料、搗打料等領(lǐng)域。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明提供一種鎂質(zhì)合成材料的制備方法,解決現(xiàn)有的鎂質(zhì)合成材料致密度低、抗水化性能不好的問題。

為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的技術(shù)方案為:

一種鎂質(zhì)合成材料的制備方法,包括如下步驟:

(1)將輕燒鎂鈣粉充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到20微米以下,得到輕燒鈣鎂粉細(xì)粉,另外,將鐵紅充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到30~50微米;

(2)將步驟(1)得到的細(xì)粉與細(xì)磨鐵紅粉進(jìn)行共磨,并在共磨過程中均勻添加活性納米碳酸鈣,所述活性納米碳酸鈣的添加量為細(xì)粉和細(xì)磨鐵紅粉重量的1%~8%;

(3)向步驟(2)得到的共磨細(xì)粉加水,放入碾壓機(jī)中攪拌輪碾,待攪拌均勻、碾壓起熱溫度≥40℃;

(4)將步驟(3)得到的濕粉加入壓球機(jī)壓密、壓球過程制成球坯;

(5)將步驟(4)得到的球坯,自然干燥;

(6)將步驟(5)得到的干坯放入窯中進(jìn)行燒制,燒成溫度為1600~1700℃,保溫2~6小時,得到鎂質(zhì)合成材料。

其中,優(yōu)選地,所述步驟(1)得到的輕燒鈣鎂粉細(xì)粉中的CaO含量>8%。

其中,優(yōu)選地,所述步驟(3)中水的添加量為所述共磨細(xì)粉重量的15~20%。

其中,優(yōu)選地,所述步驟(5)自然干燥后球坯的水分小于0.4%。

本發(fā)明有益效果:

本發(fā)明的特點(diǎn)在于納米活性碳酸鈣添加劑分散度高,具有極大的比表面積,因而具有很高的表面能,能更好的活化晶格,增加燒結(jié)驅(qū)動力,另外,納米活性添加劑與鎂鈣砂、鐵紅接觸界面大,增加質(zhì)點(diǎn)快速擴(kuò)散面積,提高燒結(jié)活性加速燒結(jié)進(jìn)程,降低燒結(jié)溫度,提高致密速率,促進(jìn)微觀結(jié)構(gòu)均勻一致;輕燒鎂鈣粉充分細(xì)磨破壞輕燒過程中產(chǎn)生的母鹽假象,同時,利用機(jī)械活化提高輕燒鎂鈣粉的燒結(jié)活性;充分細(xì)磨鐵紅經(jīng)碾壓機(jī)混碾與輕燒鎂鈣粉混合更均勻,有效接觸面積更大且活性更高,有利于提高燒結(jié)性能,所以可以在相對較低的燒成溫度、較短的燒成時間內(nèi)制得鎂質(zhì)合成料,既有效地降低煤耗、控制生產(chǎn)成本,又保證鎂質(zhì)合成料的充分燒結(jié),提高鎂質(zhì)合成料燒結(jié)致密性。

用本發(fā)明方法制備的鎂質(zhì)合成料,游離CaO含量7~50%,體積密度≥3.3g/cm3,顯氣孔率≤0.5%,抗水化性能良好。

具體實(shí)施方式

下面對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種鎂質(zhì)合成材料的制備方法,包括如下步驟:

(1)將輕燒鎂鈣粉充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到小于20um,將鐵紅充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到30~50微米;

(2)將步驟(1)得到的細(xì)粉與細(xì)磨鐵紅粉進(jìn)行共磨,并在共磨過程中均勻添加活性納米碳酸鈣,所述活性納米碳酸鈣的添加量為細(xì)粉和細(xì)磨鐵紅粉重量的4%;

(3)將步驟(2)得到的細(xì)粉置入高速碾壓機(jī)中攪拌輪碾,外加原料質(zhì)量比為20%的水,待攪拌均勻、碾壓起熱溫度≥40℃;水的添加量為所述共磨細(xì)粉重量的20%;

(4)將步驟(3)得到的濕粉經(jīng)壓球機(jī)壓密、壓球過程制成球坯;

(5)將步驟(4)得到的球坯,自然干燥24小時,待球坯水分小于0.4%;

(6)將步驟(5)得到的干坯放入窯中進(jìn)行燒制,燒成溫度為1600℃,保溫6小時,即得鎂質(zhì)合成材料。

本實(shí)施例制備的鎂質(zhì)合成料,游離CaO含量25%,體積密度3.5g/cm3,顯氣孔率0.4%,抗水化性能良好。

實(shí)施例2:

本實(shí)施例提供一種鎂質(zhì)合成材料的制備方法,包括如下步驟:

(1)將輕燒鎂鈣粉充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到小于20um,將鐵紅充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到30-50微米;

(2)將步驟(1)得到的細(xì)粉與細(xì)磨鐵紅粉進(jìn)行共磨,并在共磨過程中均勻添加活性納米碳酸鈣,所述活性納米碳酸鈣的添加量為細(xì)粉和細(xì)磨鐵紅粉重量的1%;

(3)將步驟(2)得到的細(xì)粉置入高速碾壓機(jī)中攪拌輪碾,外加原料質(zhì)量比為20%的水,待攪拌均勻、碾壓起熱溫度≥40℃;水的添加量為所述共磨細(xì)粉重量的15%;

(4)將步驟(3)得到的濕粉經(jīng)壓球機(jī)壓密、壓球過程制成球坯;

(5)將步驟(4)得到的球坯,自然干燥24小時,待球坯水分小于0.4%;

(6)將步驟(5)得到的干坯放入窯中進(jìn)行燒制,燒成溫度為1650℃,保溫4小時,即得鎂質(zhì)合成材料。

本實(shí)施例制備的鎂質(zhì)合成料,游離CaO含量7~50%,體積密度≥3.3g/cm3,顯氣孔率≤0.5%,抗水化性能良好。

實(shí)施例3:

本實(shí)施例提供一種鎂質(zhì)合成材料的制備方法,包括如下步驟:

(1)將輕燒鎂鈣粉充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到小于20um,將鐵紅充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到30-50微米;

(2)將步驟(1)得到的細(xì)粉與細(xì)磨鐵紅粉進(jìn)行共磨,并在共磨過程中均勻添加活性納米碳酸鈣,所述活性納米碳酸鈣的添加量為細(xì)粉和細(xì)磨鐵紅粉重量的8%;

(3)將步驟(2)得到的細(xì)粉置入高速碾壓機(jī)中攪拌輪碾,外加原料質(zhì)量比為20%的水,待攪拌均勻、碾壓起熱溫度≥40℃;水的添加量為所述共磨細(xì)粉重量的16%;

(4)將步驟(3)得到的濕粉經(jīng)壓球機(jī)壓密、壓球過程制成球坯;

(5)將步驟(4)得到的球坯,自然干燥24小時,待球坯水分小于0.4%;

(6)將步驟(5)得到的干坯放入窯中進(jìn)行燒制,燒成溫度為1700℃,保溫2小時,即得鎂質(zhì)合成材料。

本實(shí)施例制備的鎂質(zhì)合成料,游離CaO含量7%,體積密度3.3g/cm3,顯氣孔率0.5%,抗水化性能良好。

實(shí)施例4:

本實(shí)施例提供一種鎂質(zhì)合成材料的制備方法,包括如下步驟:

(1)將輕燒鎂鈣粉充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到小于20um,將鐵紅充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到30-50微米;

(2)將步驟(1)得到的細(xì)粉與細(xì)磨鐵紅粉進(jìn)行共磨,并在共磨過程中均勻添加活性納米碳酸鈣,所述活性納米碳酸鈣的添加量為細(xì)粉和細(xì)磨鐵紅粉重量的5%;

(3)將步驟(2)得到的細(xì)粉置入高速碾壓機(jī)中攪拌輪碾,外加原料質(zhì)量比為20%的水,待攪拌均勻、碾壓起熱溫度≥40℃;水的添加量為所述共磨細(xì)粉重量的18%;

(4)將步驟(3)得到的濕粉經(jīng)壓球機(jī)壓密、壓球過程制成球坯;

(5)將步驟(4)得到的球坯,自然干燥24小時,待球坯水分小于0.4%;

(6)將步驟(5)得到的干坯放入窯中進(jìn)行燒制,燒成溫度為1600℃,保溫6小時,即得鎂質(zhì)合成材料。

本實(shí)施例制備的鎂質(zhì)合成料,游離CaO含量30%,體積密度5.1g/cm3,顯氣孔率0.3%,抗水化性能良好。

實(shí)施例5:

本實(shí)施例提供一種鎂質(zhì)合成材料的制備方法,包括如下步驟:

(1)將輕燒鎂鈣粉充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到小于20um,將鐵紅充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到30-50微米;

(2)將步驟(1)得到的細(xì)粉與細(xì)磨鐵紅粉進(jìn)行共磨,并在共磨過程中均勻添加活性納米碳酸鈣,所述活性納米碳酸鈣的添加量為細(xì)粉和細(xì)磨鐵紅粉重量的6%;

(3)將步驟(2)得到的細(xì)粉置入高速碾壓機(jī)中攪拌輪碾,外加原料質(zhì)量比為20%的水,待攪拌均勻、碾壓起熱溫度≥40℃;水的添加量為所述共磨細(xì)粉重量的19%;

(4)將步驟(3)得到的濕粉經(jīng)壓球機(jī)壓密、壓球過程制成球坯;

(5)將步驟(4)得到的球坯,自然干燥24小時,待球坯水分小于0.4%;

(6)將步驟(5)得到的干坯放入窯中進(jìn)行燒制,燒成溫度為1650℃,保溫4小時,即得鎂質(zhì)合成材料。

本實(shí)施例制備的鎂質(zhì)合成料,游離CaO含量7~50%,體積密度≥3.3g/cm3,顯氣孔率≤0.5%,抗水化性能良好。

實(shí)施例6:

本實(shí)施例提供一種鎂質(zhì)合成材料的制備方法,包括如下步驟:

(1)將輕燒鎂鈣粉充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到小于20um,將鐵紅充分細(xì)磨,粉料粒徑達(dá)到30-50微米;

(2)將步驟(1)得到的細(xì)粉與細(xì)磨鐵紅粉進(jìn)行共磨,并在共磨過程中均勻添加活性納米碳酸鈣,所述活性納米碳酸鈣的添加量為細(xì)粉和細(xì)磨鐵紅粉重量的3%;

(3)將步驟(2)得到的細(xì)粉置入高速碾壓機(jī)中攪拌輪碾,外加原料質(zhì)量比為20%的水,待攪拌均勻、碾壓起熱溫度≥40℃;水的添加量為所述共磨細(xì)粉重量的20%;

(4)將步驟(3)得到的濕粉經(jīng)壓球機(jī)壓密、壓球過程制成球坯;

(5)將步驟(4)得到的球坯,自然干燥24小時,待球坯水分小于0.4%;

(6)將步驟(5)得到的干坯放入窯中進(jìn)行燒制,燒成溫度為1700℃,保溫2小時,即得鎂質(zhì)合成材料。

本實(shí)施例制備的鎂質(zhì)合成料,游離CaO含量50%,體積密度6.1g/cm3,顯氣孔率0.4%,抗水化性能良好。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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