一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于輕質(zhì)隔熱磚耐火材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂橄欖石(Mg2S14)屬弱堿性耐火材料，具有強(qiáng)度高、熔點(diǎn)高、化學(xué)和礦物穩(wěn)定性好、熱導(dǎo)率低(為純氧化鎂的1/3?1/4)等特點(diǎn)，且與大多數(shù)的堿性耐火材料具有良好的相容性。目前，鎂橄欖石質(zhì)材料主要是由鎂質(zhì)與硅質(zhì)原料在高溫下合成、或者通過(guò)溶膠一凝膠法合成。隨著鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚在高溫?zé)峁ぴO(shè)備中廣泛應(yīng)用，制備鎂橄欖石的菱鎂礦等鎂質(zhì)耐火原料將日益緊張。
[0003]近年來(lái)，隨著紅土礦火法冶煉鎳鐵合金規(guī)模逐步擴(kuò)大，紅土鎳礦冶煉鎳鐵渣的排放量逐漸增多，約占冶金渣總排放量的五分之一。與其它冶金渣相比，鎳鐵渣有價(jià)金屬回收價(jià)值低，排渣量大，已逐步成為冶金廢渣處理的一大難題。鎳鐵渣目前的處理方式以堆存、填埋為主，不僅占用土地、污染環(huán)境，還給鎳鐵冶煉的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的在于提供一種資源回收率高、環(huán)境友好和生產(chǎn)成本低的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚的制備方法。用該法所制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚的體積穩(wěn)定性好、耐壓強(qiáng)度高、體積密度較低、微孔率高和導(dǎo)熱系數(shù)較低，產(chǎn)業(yè)化前景大。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:以65~75wt%的鎳鐵渣、10~20wt%的輕燒氧化鎂細(xì)粉、5~15wt%的碳酸鎂細(xì)粉和5~10wt%的硅微粉為原料，外加所述原料0.5-2.0wt%的添加劑、5~15wt%的炭黑和3~9wt%的紙漿廢液，混合均勻，壓制成型；在500~700°C條件下保溫4~8h，然后在1300~1550°C的條件下燒成，保溫2~6h，即得基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚
所述鎳鐵渣的粒徑為0.1-1mm ;鎳鐵渣的主要化學(xué)成分是=S12含量多52.0wt%, MgO含量彡 26.0wt%，F(xiàn)eO 含量彡 8.5wt%，Al2O3含量彡 7.5wt%，CaO 含量彡 2.5wt%，N1 含量0.lwt%。
[0006]所述輕燒氧化鎂細(xì)粉的粒徑< 75 μ m，MgO含量多95wt%。
[0007]所述碳酸鎂細(xì)粉的粒徑彡75 μ m，MgO含量彡40wt%o
[0008]所述添加劑為T(mén) i 02微粉和ZrO 2微粉中的一種或兩種；所述添加劑的粒徑均^ 10 μ m,純度均 ^ 97wt%0
[0009]所述炭黑的粒徑彡0.2 μ m，C含量彡99wt%。
[0010]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
本發(fā)明以鎳鐵渣為主要原料，不僅解決了鎳鐵渣處理的難題，且變廢為寶，故生產(chǎn)成本低，環(huán)境友好。本發(fā)明中的輕燒氧化鎂細(xì)粉和硅微粉與水作用，賦予了磚體材料較高的早期強(qiáng)度和較好的體積穩(wěn)定性。在燒成過(guò)程中，輕燒氧化鎂細(xì)粉與水作用生成的Mg (OH) 2和磚體中加入的碳酸鎂細(xì)粉會(huì)分解成高度分散的高活性MgO，部分添加劑會(huì)固溶于氧化鎂晶格中，有效地促進(jìn)固相反應(yīng)和磚體燒結(jié)，使得所制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚體積穩(wěn)定性好和耐壓強(qiáng)度高。碳酸鎂細(xì)粉的分解和炭黑的氧化會(huì)使磚體材料內(nèi)部形成大量的微氣孔，固相反應(yīng)的發(fā)生會(huì)進(jìn)一步減小氣孔尺寸，賦予材料較低的體積密度、高的微孔率和低的導(dǎo)熱系數(shù)。此外，添加劑與磚體中CaO的反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)均勻分布于鎂橄欖石晶粒的晶界處，增加材料的熱阻，進(jìn)一步降低材料的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0011]因此，本發(fā)明具有資源回收率高、環(huán)境友好和生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)。所制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚的體積穩(wěn)定性好、耐壓強(qiáng)度高、體積密度較低、微孔率高和導(dǎo)熱系數(shù)較低。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對(duì)其保護(hù)范圍的限制: 為避免重復(fù)，先將本【具體實(shí)施方式】所涉及的原料技術(shù)參數(shù)統(tǒng)一描述如下，具體實(shí)施例中不再贅述:
所述鎳鐵渣的粒徑為0.l~lmm ;鎳鐵渣的主要化學(xué)成分是:Si02含量多52.0wt%, MgO含量彡 26.0wt%，F(xiàn)eO 含量彡 8.5wt%，A1203含量彡 7.5wt%，CaO 含量彡 2.5wt%，N1 含量< 0.lwt%。
[0013]所述輕燒氧化鎂細(xì)粉的粒徑< 75 μ m，MgO含量多95wt%。
[0014]所述碳酸鎂細(xì)粉的粒徑彡75 μ m，MgO含量彡40wt%o
[0015]所述1102微粉和ZrO 2微粉的粒徑均彡10 μ m，純度均彡97wt%。
[0016]所述炭黑的粒徑彡0.2 μπι，C含量彡99wt%0
[0017]實(shí)施例1
一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。以65~68wt%的鎳鐵渣、17~20wt%的輕燒氧化鎂細(xì)粉、5~8wt%的碳酸鎂細(xì)粉和8~10wt%的硅微粉為原料，外加所述原料0.5-1.0wt%的1102微粉、5~8wt%的炭黑和3~5wt%的紙漿廢液，混合均勻，壓制成型；在500~550°C條件下保溫4~6h，然后在1300~1350°C的條件下燒成，保溫2~3h，即得基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚。
[0018]本實(shí)施例1制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚:荷重軟化點(diǎn)為1330~1350°C ;耐壓強(qiáng)度為5.5-6.0MPa ;體積密度為1.55-1.60g/cm3;小于20 μπι的氣孔為86~88% ;1000°C時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為 0.605~0.635 w/ (m.k)。
[0019]實(shí)施例2
一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。以67~70wt%的鎳鐵渣、15~18wt%的輕燒氧化鎂細(xì)粉、6~9wt%的碳酸鎂細(xì)粉和7~9wt%的硅微粉為原料，外加所述原料0.9-1.4wt%的1102微粉、7~10wt%的炭黑和4~6wt%的紙漿廢液，混合均勻，壓制成型；在540~590°C條件下保溫5~7h，然后在1340~1390°C的條件下燒成，保溫3~4h，即得基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚。
[0020]本實(shí)施例2制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚:荷重軟化點(diǎn)為1340-1360°C ;耐壓強(qiáng)度為5.9-6.4MPa ;體積密度為1.60-1.65g/cm3;小于20 μπι的氣孔為84~86% ;1000°C時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為 0.615~0.645 w/ (m.k)。
[0021]實(shí)施例3
一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。以69~72wt%的鎳鐵渣、13~16wt%的輕燒氧化鎂細(xì)粉、7~10wt%的碳酸鎂細(xì)粉和6~8wt%的硅微粉為原料，外加所述原料1.3-1.8wt%的1102微粉、9~12wt%的炭黑和5~7wt%的紙漿廢液，混合均勻，壓制成型，在580~630°C條件下保溫6~8h，然后在1380~1430°C的條件下燒成，保溫4~5h，即得基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚。
[0022]本實(shí)施例3制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚:荷重軟化點(diǎn)為1350~1370°C ;耐壓強(qiáng)度為6.3-6.8MPa ;體積密度為1.65-1.70g/cm3;小于20 μ m的氣孔為82~84% ; 1000°C時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為 0.625~0.655 w/(m.k)。
[0023]實(shí)施例4
一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。以71~74wt%的鎳鐵渣、ll~14wt%的輕燒氧化鎂細(xì)粉、8~llwt%的碳酸鎂細(xì)粉和5~7wt%的硅微粉為原料，外加所述原料1.5-2.0wt%的1102微粉、ll~14wt%的炭黑和6~8wt%的紙漿廢液，混合均勻，壓制成型；在620~670°C條件下保溫5~7h，然后在1420~1470°C的條件下燒成，保溫5~6h，即得基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚。
[0024]本實(shí)施例4制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚:荷重軟化點(diǎn)為1360~1380°C ;耐壓強(qiáng)度為6.7-7.2MPa ;體積密度為1.67-1.72g/cm3;小于20 μ m的氣孔為80~82% ; 1000°C時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為 0.635~0.665 w/ (m.k)。
[0025]實(shí)施例5
一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質(zhì)隔熱磚及其制備方法。以72~75wt%的鎳鐵渣、10