CN101713235B - 一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。其技术方案是：先将60～95wt％的镁橄榄石生料和5～40wt％的氧化镁混合，外加25～45wt％的水、0.05～0.5wt％的结合剂、0.1～0.5wt％的减水剂和0～0.5％的矿化剂混合均匀，再外加0.5～2wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1300～1550℃的条件下烧成，保温2.5～12小时。本发明制得的镁橄榄石轻质砖具有良好的耐压强度，较低的体积密度和导热系数，只用1300～1550℃热处理后就可投入钢铁、陶瓷等行业的筑炉保温材料的生产中使用，而且所使用的镁橄榄石生料为目前利用价值不大的镁橄榄石尾矿，既降低了生产成本，又能实现较好的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于轻质砖技术领域，具体涉及一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。
背景技术
节约能源，是经济保持可持续发展的重要措施之一，保温绝热则是节能的重要措施之一。因而，具有微纳米孔的轻质隔热保温材料在隔热保温领域具有重要的地位。高质量的轻质耐火制品要求高温性能好，常温强度大，导热系数低，隔热性能好；进而对轻质材料制备方法提出了更高的要求。
镁橄榄石质轻质隔热材料具有耐压强度高、体积密度低、隔热性能好以及高温热稳定性能优良等一系列优点。是高温工业特别是钢铁冶炼、陶瓷及水泥生产设备用的新型高强度轻质隔热材料。目前，生产镁橄榄石质轻质材料主要有气体发生法、多孔材料法等。气体发生法无法保证气孔的均匀性，且不稳定，导致制品抗渣性差，如气体发生法中的采用原位分解方法(胡莉敏、李楠。原位分解制备高强度轻质镁橄榄石材料.耐火材料.2005，39[4]：283-285)制备的镁橄榄石保温材料一方面未直接利用镁橄榄石尾矿生料，不利于资源利用；另一方面，原位分解产生的气孔的均匀性无法保证且气孔不规则，导致制品的强度和隔热效果也无法保证。多孔材料法适用范围有限，能耗高；如以碳酸盐粉、氯化盐及滑石原矿粉为原料制备镁橄榄石轻质材料的方法(邓承继、祝红喜等。一种镁橄榄石轻质材料及其制备方法，200910060878.3)；以氯化盐、碳酸盐及镁橄榄石原矿粉为原料制备镁橄榄石保温材料的方法(邓承继、祝红喜等。一种镁橄榄石保温材料及其制备方法，200910060879.8)；以及以氯化盐及镁橄榄石原矿粉制备镁橄榄石轻质材料的方法(邓承继、祝红喜等。一种高热阻镁橄榄石轻质材料及其制备方法，200910060875.X)该系列方法的主要缺陷体现在：(1)生产工艺复杂，需多道工序方能完成；(2)制品气孔不均匀且形成的多数为开口气孔，会影响制品隔热保温效果；(3)用水浸泡会造成水资源的严重浪费且增加了生产成本；(4)烧成过程中产生的氯气直接进入空气中会污染环境；(4)浸泡难以将残留氯化物洗净，而氯化物熔点较低，这将严重影响制品的高温使用性能。或其他方法制备的镁橄榄石轻质材料则要么体积密度较大，要么使用温度较低。
发明内容
本发明旨在克服已有技术的缺陷，目的是提供一种制作工艺简单，节能环保，性能优良的镁橄榄石质轻质砖的制备方法。所制得的镁橄榄石质轻质砖具有较高的强度，较低的体积密度和导热系数。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：先将60～95wt％的镁橄榄石生料和5～40wt％氧化镁混合，外加25～45wt％的水、0.05～0.5wt％的结合剂、0.1～0.5wt％的减水剂和0～0.5％矿化剂混合均匀，再外加0.5～2wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1300～1550℃的条件下烧成，保温2.5～12小时。
其中：镁橄榄石生料的粒径小于200目；氧化镁为轻烧氧化镁、烧结镁砂、电熔镁砂中的一种，粒径均小于180目；结合剂为羧甲基纤维素、硅溶胶、酚醛树脂中的一种；减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、木质素磺酸钠中的一种以上；矿化剂或MgCl2或为NH4OH。
由于采用上述技术方案，本发明所用的主要原料镁橄榄石为目前利用价值不大的镁橄榄石尾矿生料，成本较低；生产工艺也非常简单，通过通过浇注成型，烧成后即可投入在钢铁、陶瓷等各个行业的筑炉保温材料的生产中使用；同时整个过程不会产生有害气体，对环境也起到了一定得保护作用。本发明采用泡沫法制备的镁橄榄石轻质砖，材料内部形成的大量封闭均匀的微小气孔，有利于提高材料的隔热效果和力学性能，所制备的镁橄榄石轻质砖的体积密度0.6～1.2g/cm3，导热系数0.2～0.60w/(m.k)，耐压强度3.0～11.5MPa，能很好地满足目前热工工业生产要求。
因此，本发明具有生产成本低，工艺简单，节能环保，易大规模生产的优点，而生产出来的轻质砖制品亦具有较高的强度，较低的体积密度和导热系数。具有广泛的社会和经济价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
本具体实施方式将所要涉及的参数统一描述如下：镁橄榄石生料的粒径小于200目；轻烧氧化镁、烧结镁砂和电熔镁砂的粒径均小于180目。实施例中将不赘述。
实施例1：
一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。先将60～70wt％的镁橄榄石生料和30～40wt％的轻烧氧化镁混合，外加38～45wt％的水、0.05～0.2wt％的羧甲基纤维素和0.1～0.3wt％的三聚磷酸钠混合均匀，再外加0.5～0.8wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1450～1550℃的条件下烧成，保温2.5～6小时。
本实施例1所制得的镁橄榄石轻质砖的体积密度为0.9～1.2g/cm3，导热系数为0.30～0.60w/(m.k)，耐压强度达到3.0～10.8MPa。
实施例2
一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。先将70～75wt％的镁橄榄石生料和25～30wt％的轻烧氧化镁混合，外加35～42wt％的水、0.1～0.4wt％的酚醛树脂、0.2～0.5wt％的木质素磺酸钠和0.1～0.5wt％的MgCl2混合均匀，再外加0.8～2wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1400～1500℃的条件下烧成，保温6.0～10小时。
本实施例2所制得的镁橄榄石轻质砖的体积密度为0.8～1.1g/cm3，导热系数为0.30～0.50w/(m.k)，耐压强度达到3.4～10.4MPa。
实施例3
一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。先将75～80wt％的镁橄榄石生料和20～25wt％的轻烧氧化镁混合，外加30～40wt％的水、0.3～0.5wt％的硅溶胶、0.1～0.2wt％的三聚磷酸钠、0.05～0.3wt％的木质素磺酸钠和0.1～0.4％的MgCl2混合均匀，再外加0.8～1.5wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1300～1500℃的条件下烧成，保温8.0～12小时。
本实施例3所制得的镁橄榄石轻质砖的体积密度为0.7～1.0g/cm3，导热系数为0.20-0.50w/(m.k)，耐压强度达到3.2～9.4MPa。
实施例4
一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。先将80～90wt％的镁橄榄石生料和10～20wt％的轻烧氧化镁混合，外加25～40wt％的水、0.05～0.4wt％的羧甲基纤维素、0.1～0.3wt％的六偏磷酸钠和0.05～0.4％的MgCl2混合均匀，再外加1.0～2.0wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1350～1500℃的条件下烧成，保温2.5～10小时。
本实施例4所制得的镁橄榄石轻质砖的体积密度为0.6～0.9g/cm3，导热系数为0.20～0.50w/(m.k)，耐压强度达到3.6～11.5MPa。
实施例5
一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。先将80～85wt％的镁橄榄石生料和15～20wt％的轻烧氧化镁混合，外加28～40wt％的水、0.05～0.3wt％的羧甲基纤维素、0.05～0.15wt％的六偏磷酸钠和0.1～0.2wt％的三聚磷酸钠混合均匀，再外加0.5～1.0wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1450～1550℃的条件下烧成，保温6.0～10小时。
本实施例5所制得的镁橄榄石轻质砖的体积密度为0.7～0.9g/cm3，导热系数为0.20～0.50w/(m.k)，耐压强度达到3.6～10.8MPa。
实施例6
一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。先将85～90wt％的镁橄榄石生料和10～15wt％的轻烧氧化镁混合，外加25～35wt％的水、0.05～0.2wt％的羧甲基纤维素、0.1～0.3wt％的六偏磷酸钠和0.05～0.2wt％的MgCl2混合均匀，再外加0.5～1.2wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1350～1450℃的条件下烧成，保温2.5～8.0小时。
本实施例6所制得的镁橄榄石轻质砖的体积密度为0.6～0.8g/cm3，导热系数为0.20～0.40w/(m.k)，耐压强度达到4.0～11.5MPa。
实施例7
一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。先将90～95wt％的镁橄榄石生料和5～10wt％的烧结氧化镁混合，外加25～32wt％的水、0.2～0.3wt％的硅溶胶、0.05～0.2wt％的六偏磷酸钠、0.05～0.1wt％的木质素磺酸钠和0.05～0.3wt％的MgCl2混合均匀，再外加0.8～1.8wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1400～1500℃的条件下烧成，保温8.0～12小时。
本实施例7所制得的镁橄榄石轻质砖的体积密度为0.7～1.1g/cm3，导热系数为0.30～0.50w/(m.k)，耐压强度达到3.5～10.6MPa。
实施例8
一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。先将60～75wt％的镁橄榄石生料和25～40wt％的电熔氧化镁混合，外加35～45wt％的水、0.15～0.35wt％的羧甲基纤维素、0.1～0.35wt％的木质素磺酸钠和0.2～0.5wt％的MgCl2混合均匀，再外加0.8～1.5wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1400～1500℃的条件下烧成，保温8.0～12小时。
本实施例8所制得的镁橄榄石轻质砖的体积密度为1.0～1.2g/cm3，导热系数为0.40～0.60w/(m.k)，耐压强度达到3.4～10.0MPa。
实施例9
一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。先将75～85wt％的镁橄榄石生料和15～25wt％的电熔氧化镁混合，外加32～40wt％的水、0.05～0.25wt％的酚醛树脂、0.1～0.15wt％的六偏磷酸钠、0.1～0.2wt％的三聚磷酸钠、0.05～0.15wt％的木质素磺酸钠和0.1～0.5wt％的MgCl2混合均匀，再外加0.5～1.0wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1350～1450℃的条件下烧成，保温6.0～10小时。
本实施例9所制得的镁橄榄石轻质砖的体积密度为0.9～1.2g/cm3，导热系数为0.30～0.60w/(m.k)，耐压强度达到3.2～9.3MPa。
实施例10
一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。先将85～90wt％的镁橄榄石生料和10～15wt％的电熔氧化镁混合，外加30～40wt％的水、0.1～0.2wt％的羧甲基纤维素、0.1～0.3wt％的六偏磷酸钠和0.05～0.2wt％的NH4OH混合均匀，再外加0.8～2wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1450～1550℃的条件下烧成，保温6.0～10小时。
本实施例10所制得的镁橄榄石轻质砖的体积密度为0.7～1.0g/cm3，导热系数为0.20～0.50w/(m.k)，耐压强度达到3.0～8.2MPa。
实施例11
一种镁橄榄石轻质砖及其制备方法。先将90～95wt％的镁橄榄石生料和5～10wt％的烧结氧化镁混合，外加25～35wt％的水、0.2～0.5wt％的硅溶胶、0.1～0.4wt％的六偏磷酸钠和0.1～0.3wt％的NH4OH混合均匀，再外加0.6～1.8wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1350～1450℃的条件下烧成，保温8.0～12小时。
本实施例11所制得的镁橄榄石轻质砖的体积密度为0.8～1.1g/cm3，导热系数为0.30～0.50w/(m.k)，耐压强度达到3.2～8.8MPa。
本具体实施方式所用的主要原料镁橄榄石为目前利用价值不大的镁橄榄石尾矿生料，成本较低；生产工艺也非常简单，通过通过浇注成型，烧成后即可投入在钢铁、陶瓷等各个行业的筑炉保温材料的生产中使用；同时整个过程不会产生有害气体，对环境也起到了一定得保护作用。本发明采用泡沫法制备的镁橄榄石轻质砖，材料内部形成的大量封闭均匀的微小气孔，有利于提高材料的隔热效果和力学性能，所制备的镁橄榄石轻质砖的体积密度0.6～1.2g/cm3，导热系数0.2～0.60w/(m.k)，耐压强度3.0～11.5MPa，能很好地满足目前热工工业生产要求。
因此，本具体实施方式具有生产成本低，工艺简单，节能环保，易大规模生产的优点，而生产出来的轻质砖制品亦具有较高的强度，较低的体积密度和导热系数。具有广泛的社会和经济价值。
Claims (7)
1.一种镁橄榄石轻质砖的制备方法，其特征在于先将60～95wt％的镁橄榄石生料和5～40wt％氧化镁混合，外加25～45wt％的水、0.05～0.5wt％的结合剂、0.1～0.5wt％的减水剂和0～0.5wt％的矿化剂混合均匀，再外加0.5～2wt％的发泡剂所制成的泡沫，搅拌均匀后浇注成型，自然干燥，低温烘烤，在1300～1550℃的条件下烧成，保温2.5～12小时。
2.根据权利要求1所述的镁橄榄石轻质砖的制备方法，其特征在于所述的镁橄榄石生料的粒径小于200目。
3.根据权利要求1所述的镁橄榄石轻质砖的制备方法，其特征在于所述的氧化镁为轻烧氧化镁、烧结镁砂、电熔镁砂中的一种，粒径均小于180目。
4.根据权利要求1所述的镁橄榄石轻质砖的制备方法，其特征在于所述的结合剂为羧甲基纤维素、硅溶胶、酚醛树脂中的一种。
5.根据权利要求1所述的镁橄榄石轻质砖的制备方法，其特征在于所述的减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、木质素磺酸钠中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的镁橄榄石轻质砖的制备方法，其特征在于所述的矿化剂为MgCl2或为NH4OH。
7.根据权利要求1～6项中任一项所述的镁橄榄石轻质砖的制备方法所制备的镁橄榄石轻质砖。
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