CN101391900A

CN101391900A - 合成橄榄石喷补料及其生产方法

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Publication number: CN101391900A
Application number: CNA2008102262200A
Authority: CN
Inventors: 张志东
Original assignee: YINGKOU HEPING SANHUA MINERAL PRODUCTS CO Ltd
Current assignee: YINGKOU HEPING SANHUA MINERAL PRODUCTS CO Ltd
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2009-03-25

Abstract

一种合成橄榄石喷补料及其生产方法。该合成橄榄石喷补料其特征在于其化学成分为：MgO：60－70％，SiO₂：25－30％，Fe₂O₃：4－6％，Al₂O₃：0.001－2.5％，CaO：0.001－2.5％，烧失量：0.001－1.5％。生产工艺为配料、混合、检验、包装的产品。优点在于：采用多种原料按一定比例进行综合配料、混合、检验、包装等工序，使得MgO、SiO₂、Fe₂O₃等有效成分均匀、分散性好。采用常规工艺技术的整合，生产工艺简便可靠。另外，原料中无高温下产生对环境和设备有害的气体的硝酸盐、氯化物和萤石等，环保和生态效益好。再者，原料成本低。

Description

合成橄榄石喷补料及其生产方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及合成橄榄石喷补料及其生产方法。

背景技术

橄榄石族矿物在工业产品中常见的有镁橄榄石、铁橄榄石、钙镁橄榄石和锰橄榄石。镁橄榄石属岛状构造的硅酸盐，是橄榄石族矿物的一种。

橄榄石族矿物包括一组成分类似，同属斜方晶系的矿物，一般化学式用R₂[SiO₄]表示。R²⁺主要为二价的Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺。但当有Ca²⁺作为其组成时，则形成复盐。

由于二价的正离子半径近似，故它们可以广泛形成类质同象系列：Mg₂SiO₄-Fe₂SiO₄-Mn₂SiO₄。在这些类质同象系列中，在自然界中最常见的为镁橄榄石和铁橄榄石系列：Mg₂[SiO₄]-Fe₂[SiO₄]。次系列的端元矿物为镁橄榄石和铁橄榄石，其中间产物为镁铁橄榄石(Mg·Fe)₂[SiO₄]又称普通橄榄石或橄榄石，他在自然界中分布最广。

镁橄榄石化学式为Mg₂[SiO₄]或2MgO·SiO₂(简写M₂S)，MgO＝57.1％，SiO₂＝42.9％，镁硅比MgO/SiO₂＝1.33，在成分中常含Fe，微量Na、K、Al等混入物。

镁橄榄石熔点比较高，可达1890℃，并且从常温至熔点间无晶型转变，晶型稳定，是耐火材料良好的组成矿物。但镁橄榄石含有0～10％的铁橄榄石，铁橄榄石熔点较低，为1205℃，由于它的存在，影响镁橄榄石的高温性质。

镁橄榄石是镁橄榄石质耐火材料的主要矿物组成。制品的镁率MgO/SiO₂为0.94～1.33，MgO含量为35～55％。制品所用的主要原料有橄榄岩、蛇纹岩。橄榄岩属超基性深成岩，含SiO₂40％，FeO、MgO比较高，在矿物组成上主要由橄榄石(25～75％)和辉石组成，尚含有少量的角闪石、黑云母、磁铁矿等，FeO含量小于10％的橄榄岩可用作耐火原料。

以橄榄岩作耐火原料时，尚需注意CaO和Al₂O₃的杂质组成。因为它们可能形成钙镁橄榄石(CaO·MgO·SiO₂)，透辉石(CaO·Al₂O·2SiO₂)，钙长石(CaO·Al₂O₃·2SiO₂)，堇青石(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂)等低熔点矿物，降低制品的耐火度和荷重软化温度。

橄榄岩加热变化的产物除镁橄榄石(2MgO·SiO₂)、镁铁矿(MgO·Fe₂O₃)、磁铁矿(Fe₃O₄)等矿物外，还有偏硅酸镁(MgO·SiO₂)的各种变体：顽火辉石、斜顽辉石、原顽辉石。这些变体性能不佳，加之还有游离的SiO₂存在，都会影响橄榄岩作为耐火原料的高温性能。

正是由于天然橄榄石组成成分的复杂性，决定了其烧结后矿物组成的多样性，进而造成了其物理化学性质的不稳定性，从而影响了其在耐火材料生产和应用中的推广。也正因为如此，虽然耐火材料市场上性能优良的新产品不断涌现，但以橄榄石为原料的橄榄石质耐火材料制品却乏善可陈，其应用范围也受到了极大的限制。

目前市场上的主要橄榄石制品为使用在中温部位的烧成橄榄石砖，但由于其主要采用煅烧天然橄榄石为原料，化学和矿物成分波动大，物理化学性质不稳定，性价比过低，在市场上很难推广应用。

随着冶金技术和耐火材料技术的发展，由于不定形耐火材料在施工和使用方面的优势，其使用量正在逐年提高，喷补料作为炉衬修补用不定形耐火材料，对于提高炉龄、减轻工作强度具有及其重要的作用和意义。虽然如此，也是由于橄榄石材料的不稳定性，同样限制了其在喷补料方面的发展，市场上的碱性喷补料主要是镁质喷补料。

如何扬长避短，合理、充分的利用丰富的镁橄榄石资源，将镁橄榄石的优异性能充分发挥出来，从而制造出具有优良性能的镁橄榄石质耐火制品，丰富耐火材料市场，同时也给用户提供更广泛的选择，就是利用优质的、人工合成的、物理化学性质稳定的合成镁橄榄石为原料，制造优质的合成镁橄榄石质耐火材料制品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成橄榄石喷补料及其生产方法，以合成橄榄石为主要原料，优化颗粒级配，采用性能优良的结合剂，混合均匀后成为优质的合成橄榄石喷补料。该喷补料的发明，不仅丰富了耐火材料市场，而且扩大了橄榄石材料的用途，在性价比上具有镁质喷补料不可比拟的优势。

本发明的合成橄榄石喷补料的化学成分组成为：MgO 60～70％，SiO₂ 25～30％，Fe₂O₃4～6％，Al₂O₃ 0.001～2.5％，CaO 0.001～2.5％。烧失量0.001～1.5％。

MgO，SiO₂，Fe₂O₃，的来源为合成橄榄石60、合成橄榄石70、电熔镁砂粉、硅酸钠结合剂，其临界粒度为5mm，配比为5～3mm、8～12％，3～1mm、38～42％，1mm以下、20～25％，0.074mm、19～23％，硅酸钠结合剂为4～6％。为加强基质，骨料部分采用合成橄榄石60(产品牌号)、细粉部分采用合成橄榄石70(产品牌号)和少量的电熔镁砂粉。

本发明的生产工艺为：

(1)配料：配料：原料为合成橄榄石，将经过配料、压球、高温烧成的合成橄榄石60球破粉碎成5～3mm、3～1mm、1mm以下的骨料，将合成橄榄石70球破碎后磨成0.074mm的细粉，分别按5～3mm、8～12％；3～1mm、38～42％，1mm以下、20～25％，0.074mm、19～23％的比例要求进行称量后加入混料罐中，同时加入3-8％的电熔镁砂粉和4-6％的硅酸钠结合剂。

(2)混合：混料的目的是让各种粒度原料和结合剂在外力作用下成为混合均匀的不定形耐火材料，以保证合成橄榄石喷补料在使用过程中成分和组织的均一性，并且在使用中达到良好的烧结状态和最佳的体积密度，从而保证合成橄榄石喷补料良好的使用寿命。采用机械设备混料的方式。

(3)检验：检验包括粒度组成分析、化学成分检测和物理性能测定。检验的目的是对配方和工艺的进一步确认，并为调整配方和工艺提供结果依据，有利于保证合成橄榄石喷补料化学和矿物组成以及物理指标的稳定。

(4)包装：按用户要求对合成橄榄石喷补料进行包装。

本发明的优点在于，采用多种原料按一定比例进行综合配料、混合、检验、包装等工序，使得MgO、SiO₂、Fe₂O₃等有效成分均匀、分散性好。采用常规工艺技术的整合，生产工艺简便可靠。另外，原料中无高温下产生对环境和设备有害的气体的硝酸盐、氯化物和萤石等，环保和生态效益好。再者，原料成本低。

使用本发明的喷补料吨钢消耗平均为11.38kg，远低于使用普通煅烧橄榄石为主原料生产的电炉喷补料吨钢消耗平均达到17.62kg。并且，以合成橄榄石为主原料生产的电炉喷补料其吨钢喷补料耗量和镁质喷补料相当，已完全取代了镁质电炉喷补料。

附图说明

图1为本发明合成橄榄石喷补料生产工艺流程图。

具体实施方式

实施实例

采用表1所示原料和按表2给出的配比，经混合均匀后合成橄榄石喷补料的化学成分见表3。

表1 实施实例用原料的化学成分

原料名称	烧失(％)	SiO₂(％)	Fe₂O₃(％)	Al₂O₃(％)	CaO(％)	MgO(％)
原料名称	烧失(％)	SiO₂(％)	Fe₂O₃(％)	Al₂O₃(％)	CaO(％)	MgO(％)	合成橄榄石60	0.45	27.66	4.56	2.05	1.88	63.40
合成橄榄石70	0.33	25.39	4.40	1.47	1.49	66.92	合成橄榄石60	0.45	27.66	4.56	2.05	1.88	63.40

电熔镁砂粉

0.42

2.45

0.96

0.26

3.03

92.88

表2 实施实例用原料和配比

表3 实施实例的合成橄榄石喷补料化学成分

化学成分	烧失	SiO₂	Fe₂O₃	Al₂O₃	CaO	MgO
化学成分	烧失	SiO₂	Fe₂O₃	Al₂O₃	CaO	MgO	合成橄榄石喷补料	1.25	28.06	4.56	2.05	1.79	62.29

合成橄榄石喷补料的作用机理

由MgO-SiO₂二元***相图可知，氧化镁含量在50％左右，出现液相的最低温度为1557℃，而在氧化镁含量为60～85％的广大范围内，出现液相的最低温度为1860℃。由于一次煅烧后的橄榄石，其氧化镁含量在50％左右，内部存在大量的钙镁橄榄石(CaO·MgO·SiO₂)，透辉石(CaO·Al₂O·2SiO₂)，钙长石(CaO·Al₂O₃·2SiO₂)，堇青石(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂)等低熔点矿物，降低了制品的耐火度和荷重软化温度，不利于以橄榄石为主晶相的耐火材料的应用。

以合成橄榄石为主原料生产的合成橄榄石喷补料，其氧化镁含量在60％以上，基质部分的氧化镁含量更高，使其在高温使用情况下出现液相的温度更高，即使有降低液相生成温度的杂质成分的存在，也能满足高温炉衬对喷补料的要求。

Claims

1、一种合成橄榄石喷补料，其特征在于，该喷补料化学成分为：MgO：60-70％，SiO₂：25-30％，Fe₂O₃：4-6％，Al₂O₃：0.001-2.5％，CaO：0.001-2.5％，烧失量：0.001-1.5％，均为质量百分比。

2.如权利要求1所述的合成橄榄石喷补料，其特征在于，MgO，SiO₂，Fe₂O₃，的来源为合成橄榄石60、合成橄榄石70、电熔镁砂粉、硅酸钠结合剂；

3.一种生产权利要求1所述合成橄榄石喷补料的方法，其特征在于，生产工艺为：

(1)配料：原料为合成橄榄石，将经过配料、压球、高温烧成的合成橄榄石60球破粉碎成5～3mm、3～1mm、1mm以下的骨料，将合成橄榄石70球破碎后磨成0.074mm的细粉，分别按5～3mm、8～12％，3～1mm、38～42％，1mm以下、20～25％，0.074mm、19～23％的比例要求进行称量后加入混料罐中，同时加入3-8％的电熔镁砂粉和4-6％的硅酸钠结合剂；

(2)混合：采用机械设备混料的方式混合成均匀的不定形耐火材料；

(3)检验：检验包括粒度组成分析、化学成分检测和物理性能测定；

(4)包装：按用户要求对合成橄榄石喷补料进行包装。

4、按照权利要求3所述的方法，其特征在于，配料的成分配比为：MgO：60-70％，SiO₂：25-30％，Fe₂O₃：4-6％，Al₂O₃：0.001-2.5％，CaO：0.001-2.5％，烧失量：0.001-1.5％，均为质量百分比。