CN106630968B - 一种致密方镁石球粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种致密方镁石球粒及其制备方法。其技术方案是：将氢氧化镁粉体置于造粒设备的料桶中，在1000~3000转/分钟的条件下，向所述料桶中加入占氢氧化镁粉体5~30wt%的水；当有球形颗粒形成时，将转速调至500~1000转/分钟，运转1~10分钟，停止造粒，制得氢氧化镁球形颗粒。将所述氢氧化镁球形颗粒取出，于110℃条件下干燥24小时；然后将干燥后的氢氧化镁颗粒置于加热窑炉中，在1400~1700℃条件下保温1~6小时，冷却，即得致密颗粒方镁石球粒。本发明具有工艺简单和成本低的特点；所制备的致密方镁石球粒使用温度高、高温性能稳定和抗水化性能好，是制备镁质耐火材料和高温陶瓷、尤其是镁质不定形耐火材料的优质原料。

Description

一种致密方镁石球粒及其制备方法
技术领域
本发明属于耐火材料和高温陶瓷技术领域。具体涉及一种致密方镁石球粒及其制备方法。
背景技术
镁质耐火材料是指MgO含量大于80wt%和以方镁石为主晶相的碱性耐火材料。镁质耐火材料不仅耐火度高、抗碱性渣性好和抗高铁渣侵蚀性强，而且对钢水的污染很小并具备一定的洁净钢水的能力，这类耐火材料主要应用于转炉、电炉、钢包、炉外精炼、中间包和有色熔炼炉等。镁质耐火材料主要以定形产品的形式用于各个高温领域，如：镁砖、镁碳砖、镁铝尖晶石砖等等。在不定形耐火材料的制备方面，镁质材料的主要原料—镁砂的水化给使用带来了一定的困难，削弱了镁质浇注料的应用优势。不定形耐火材料是指由耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂以一定比例共同组成的、不经成形和烧成而直接使用或加适当液体（一般为水）调配后使用，也称散状耐火材料或整体耐火材料（可制成无接缝的整体耐火材料）。
生产镁质耐火材料的原料镁砂的主要化学成分是氧化镁，矿物为方镁石。镁砂根据制备工艺分为烧结镁砂、电熔镁砂和海水镁砂等品种。其中，烧结镁砂的制备工艺分为一步和两步煅烧法。一步煅烧法是将菱镁矿粉压块后在高温中煅烧，得到的镁砂体积密度较低。二步煅烧法是指将轻烧氧化镁细磨和压坯后再经高温煅烧制得。将一步或二步煅烧法制得镁砂进行破碎即可得到镁砂颗粒。电熔法是将菱镁矿、水镁石等在电炉中高温熔融而得到镁砂的方法。海水法是将海水中的氯化镁经过化学反应制备成氢氧化镁，然后压坯（压块或成球）经高温煅烧后而得。以上方法制得的成品镁砂块料的尺寸都在50mm以上。
可以看出，现有镁砂制备的技术方案中，所得到的镁砂粒度较大，在镁砂块料投入使用前都要对其进行破碎和粉碎，而经高温处理后的镁砂表面(无论高温处理前的半成品是压坯或成球)的烧结层在破碎过程中被严重破坏，破碎后暴露出了新的表面，从而导致镁砂颗粒尤其是镁砂粉在和水接触后容易水化，给镁质不定形耐火材料应用带来了一定的困难。例如：镁质浇注料在干燥后，坯体表面有大量龟裂甚至较大裂纹形成。不定形耐火材料是耐火材料的发展趋势，而现有镁砂的制备工艺制约了镁质不定形耐火材料的应用和推广。
发明内容
本发明旨在克服现有技术不足，目的是提供一种工艺简单和成本较低的致密方镁石球粒的制备方法，用该方法制备的致密方镁石球粒使用温度高、高温性能稳定和抗水化性能好；能作为制备镁质耐火材料和高温陶瓷、尤其是不定形耐火材料的优质原料。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：将氢氧化镁粉体置于造粒设备的料桶中，在1000~3000转/分钟的条件下，向所述料桶中加入占氢氧化镁粉体5~30wt%的水；当有球形颗粒形成时，将转速调至500~1000转/分钟，运转1~10分钟，停止造粒，制得氢氧化镁球形颗粒。
将所述氢氧化镁球形颗粒取出，于110℃条件下干燥24小时。然后将干燥后的氢氧化镁颗粒置于加热窑炉中，在1400~1700℃条件下保温1~6小时，冷却，即得致密方镁石球粒。
所述氢氧化镁粉体的MgO含量≥60wt%；所述氢氧化镁粉体的粒径为1~500μm。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1）本发明直接对氢氧化镁粉体造粒，高温处理后即得不同粒度的致密方镁石球粒，可以直接使用，无需破碎和粉碎。而现有技术得到的镁砂产品都要经过破碎到规格粒度才能使用。
2）本发明由于造粒设备制备的颗粒的粒度小，高温处理过程中，氢氧化镁分解彻底并达到烧结，最终得到的致密方镁石球粒的烧结程度和体积密度较高。
3）本发明无需对高温处理后得到的致密方镁石球粒进行再次破碎加工，不会破坏球体表面在高温处理过程中形成的烧结层，因而，所得到的致密方镁石球粒的抗水化性能好，便于使用，可直接作为镁质耐火材料和高温陶瓷制备的原料尤其是镁质不定形耐火材料的原料使用。
4）本发明制备的致密方镁石球粒的使用温度为1600℃以上，高温性能稳定、体积密度大和抗水化性能好，是制备氧化镁质耐火材料和陶瓷等高级材料尤其是镁质不定形耐火材料的新型原料。
本发明制备的致密方镁石球粒经检测：MgO含量≥90wt%，粒度为0.02~10mm，体积密度≥3.0g/cm3；在50℃和90%湿度条件下保持10h，于110℃烘干后的水化增重率≤1%。
因此，本发明具有工艺简单和成本低的特点；所制备的致密方镁石球粒使用温度高、高温性能稳定和抗水化性能好，是制备镁质耐火材料和高温陶瓷、尤其是镁质不定形耐火材料的优质原料。
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，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，现将本具体实施方式中的氢氧化镁粉体统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述氢氧化镁粉体的MgO含量≥60wt%；所述氢氧化镁粉体的粒径为1~500μm。
实施例1
一种致密方镁石球粒及其制备方法。将氢氧化镁粉体置于造粒设备的料桶中，在1000~1500转/分钟的条件下，向所述料桶中加入占氢氧化镁粉体5~15wt%的水；当有球形颗粒形成时，将转速调至500~600转/分钟，运转1~4分钟，停止造粒，制得氢氧化镁球形颗粒。
将所述氢氧化镁球形颗粒取出，于110℃条件下干燥24小时。然后将干燥后的氢氧化镁颗粒置于加热窑炉中，在1400~1500℃条件下保温4~6小时，冷却，即得致密方镁石球粒。
本实施例制备的致密方镁石球粒经检测：MgO含量≥90wt%，粒度为0.02~3mm，体积密度≥3.0g/cm3；在50℃和90%湿度条件下保持10h，于110℃烘干后的水化增重率≤1%。
实施例2
一种致密方镁石球粒及其制备方法。将氢氧化镁粉体置于造粒设备的料桶中，在1500~2000转/分钟的条件下，向所述料桶中加入占氢氧化镁粉体15~20wt%的水；当有球形颗粒形成时，将转速调至600~800转/分钟，运转4~8分钟，停止造粒，制得氢氧化镁球形颗粒。
将所述氢氧化镁球形颗粒取出，于110℃条件下干燥24小时。然后将干燥后的氢氧化镁颗粒置于加热窑炉中，在1500~1600℃条件下保温2~4小时，冷却，即得致密方镁石球粒。
本实施例制备的致密方镁石球粒经检测：MgO含量≥94wt%；粒度3~5mm，体积密度≥3.1g/cm3。在50℃和90%湿度条件下，保持10h，于110℃烘干后，方镁石球粒的水化增重率≤0.6%。
实施例3
一种致密方镁石球粒及其制备方法。将氢氧化镁粉体置于造粒设备的料桶中，在2000~3000转/分钟的条件下，向所述料桶中加入占氢氧化镁粉体20~30wt%的水；当有球形颗粒形成时，将转速调至800~1000转/分钟，运转8~10分钟，停止造粒，制得氢氧化镁球形颗粒。
将所述氢氧化镁球形颗粒取出，于110℃条件下干燥24小时。然后将干燥后的氢氧化镁颗粒置于加热窑炉中，在1600~1700℃条件下保温1~3小时，冷却，即得致密方镁石球粒。
本实施例制备的致密方镁石球粒经检测：MgO含量≥97wt%，粒度为5~10mm，体积密度≥3.2g/cm3。在50℃和90%湿度条件下保持10h，于110℃烘干后的水化增重率≤0.3%。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1）本发明直接对氢氧化镁粉体造粒，高温处理后即得不同粒度的致密方镁石球粒，可以直接使用，无需破碎和粉碎。
2）本发明由于造粒设备制备的颗粒的粒度小，高温处理过程中，氢氧化镁分解彻底并达到烧结，最终得到的致密方镁石球粒的烧结程度和体积密度较高。
3）本发明无需对高温处理后得到的致密方镁石球粒进行再次破碎加工，不会破坏球体表面在高温处理过程中形成的烧结层，因而，所得到的致密方镁石球粒的抗水化性能好，便于使用，可直接作为镁质耐火材料和高温陶瓷制备的原料尤其是镁质不定形耐火材料的原料使用。
4）本发明制备的致密方镁石球粒的使用温度1600℃以上，高温性能稳定、体积密度大和抗水化性能好，是制备氧化镁质耐火材料和陶瓷等高级材料尤其是镁质不定形耐火材料的新型原料。
本发明制备的致密方镁石球粒经检测：MgO含量≥90wt%，粒度为0.02~10mm，体积密度≥3.0g/cm3；在50℃和90%湿度条件下保持10h，于110℃烘干后的水化增重率≤1%。
因此，本发明具有工艺简单、成本低的特点；所制备的致密方镁石球粒使用温度高、高温性能稳定和抗水化性能好，是制备镁质耐火材料和高温陶瓷、尤其是不定形耐火材料的优质原料。

Claims (2)

1.一种致密方镁石球粒的制备方法，其特征在于：将氢氧化镁粉体置于造粒设备的料桶中，在1000～3000转/分钟的条件下，向所述料桶中加入占氢氧化镁粉体5～30wt％的水；当有球形颗粒形成时，将转速调至500～1000转/分钟，运转1～10分钟，停止造粒，制得氢氧化镁球形颗粒；
将所述氢氧化镁球形颗粒取出，于110℃条件下干燥24小时；然后将干燥后的氢氧化镁颗粒置于加热窑炉中，在1400～1700℃条件下保温1～6小时，冷却，即得致密方镁石球粒；
所述氢氧化镁粉体的MgO含量≥60wt％；所述氢氧化镁粉体的粒径为1～500μm。
2.一种致密方镁石球粒，其特征在于所述致密方镁石球粒是根据权利要求1所述的致密方镁石球粒的制备方法所制备的致密方镁石球粒。
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