CN113583294A - 一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁、其制备方法及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁、其制备方法及用途。本发明耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁，包括重量百分比如下的各组分：MgO≥96％wt；CaO≤1.0％wt；Fe2O3≤0.45％wt；Al2O3≤0.3％wt；SiO2≤2.0％wt；LOI≤0.2％wt。本发明还公开了一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的制备方法。本发明氧化镁制缆前无需烘制，制备方法简单、易行；采用其制备的电缆在温度25℃，湿度80％RH的环境下，抗击穿能力最大可高达3000V。
Description
技术领域
本发明涉及氧化镁技术，尤其涉及一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁、其制备方法及用途。
背景技术
随着国民经济快速发展，工厂、大型建筑中的电气线路的安全性至关重要。而电缆既是线路中的主体，又是难以防护的环节。因而电缆不但要有抗外在火焰破坏的能力，而且要有自身不会产生火源的特性。由于矿物绝缘电缆构成材料均匀为无机物，绝缘体氧化镁在过载或短路时不会产生明火。高抗击穿能力的矿物绝缘电缆，可以保证消防设备的正常启动，延长电缆运行时间，为火情扑灭及人员的撤离提供宝贵的时间。
传统氧化镁制作的绝缘电缆，在温度25℃，湿度80％RH，长度为1000m时，抗击穿能力最大仅达到2300V。且在电缆制作前，需高温烘制原料，去除原料中的潮气，增加了工艺难度。而且此类电缆过载后最高正常工作高温可达250℃，在温度大于等于700℃时，工作时间短。
发明内容
本发明的目的在于，针对传统氧化镁制作的绝缘电缆存在加工难度大，抗击能力不足的问题，提出一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁，采用本发明氧化镁制缆前无需烘制，制备方法简单、易行；采用其制备的电缆在温度25℃，湿度80％RH的环境下，抗击穿能力最大可高达3000V。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁，包括重量百分比如下的各组分：MgO≥96％wt；CaO≤1.0％wt；Fe2O3≤0.45％wt；Al2O3≤0.3％wt；SiO2≤2.0％wt；LOI≤0.2％wt。
进一步地，种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁，包括重量百分比如下的各组分：MgO 96-98％wt；CaO 0.5-1.0％wt；Fe2O3 0.25-0.45％wt；Al2O30.1-0.3％wt；SiO2 0.5-2.0％wt；LOI 0-0.2％wt。
本发明的另一个目的还公开了一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，首先将电熔氧化镁颗粒置于高温回转炉，800℃-1000℃处理30-50分钟，然后经过高强度电磁选去除电熔氧化镁中的含有磁性的物质，冷却待用；
步骤2，将高岭土置于隔焰式回转窑，700℃-900℃煅烧0.5-1.5时；煅烧后的高岭土用表面改性剂进行表面改性处理；得到d≤0.05mm超细煅烧高岭土；
步骤3，将原顽辉石原料超细粉磨得到目数为800-1200目的原顽辉石，酸不溶物≥93.0％wt，酸溶铁(以Fe2O3计)≤0.20％wt，烧失量(1200℃)≤3.00％wt，磁铁吸出物≤0.03％wt，水分≤0.3％wt；
步骤4，将氢氧化铝的粉末在250℃-350℃烘制1-2小时；
步骤5，将硅酸锆粉末在750℃-850℃烘制1-3小时；
步骤6，将步骤1得到的电熔氧化镁，步骤2得到的超细煅烧高岭土，步骤3得到的原顽辉石，步骤4得到的氢氧化铝，步骤5得到的硅酸锆按照重量比为100：0.1-0.8:0.5-1：0.5-1.5:1-3的比例在容器中搅拌均匀；
步骤7，将有机硅树脂、有机硅油、铝酸酯偶联剂、溶剂油按照体积比为1-4:2-5:15-25:70-90的比例配置成溶液；
步骤8，将步骤7得到的溶液90-110：3-5加入到步骤6的容器中，搅拌均匀；
步骤9，将步骤8得到混合湿料在150℃-250℃低温回转炉内烘制1-2小时，制备得到耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁。
进一步地，步骤1所述电熔氧化镁颗粒由如下方法获得：电熔氧化镁原料经过破碎机粉碎至60-300目，经过高强度电磁选，去除电熔氧化镁中含有磁性的物质；电磁选得到的电熔氧化镁经整形设备处理30-90分钟后，得到球形度为1的电熔氧化镁。
进一步地，步骤2所述高岭土由如下方法获得：高岭土原料经过颚式破碎机破碎至d≤20mm；然后通过气流磨精细分级d≤0.05mm。
进一步地，步骤2所述改性剂为溶剂油和有机硅油，所述溶剂油(起到溶剂作用)与有机硅油(起到表面改性作用)的质量比为40-60:40-60。
进一步地，步骤2所述高岭土与改性剂的比例为90-110:0.5-1.5，混匀搅拌20-50分钟。
进一步地，步骤3所述原顽辉石原料由如下方法获得：将原顽辉石经过锤式破碎机破碎至d≤10mm，进入立式干燥机400℃-700℃进行干燥。
进一步地，步骤2和步骤7所述溶剂油为120#溶剂油。
本发明的另一个目的还公开了一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁在电缆领域的用途。所述铜与氧化镁的重量比为2:0.5-2，优选为2:1，所述耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁具体添加量需根据电缆型号而定。
本发明耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁，与现有技术相比较具有以下优点：
1)本发明耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁制缆前无需烘制(本发明中加入一定有机防水剂，可以起到常态绝缘的作用)，有效简化了电缆的生产工艺，提高电缆产能及工作效率。
2)采用本发明耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁制备的电缆在温度25℃，湿度80％RH的环境下，抗击穿能力最大可达到3000V
3)采用本发明耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁制备的电缆过载后最高正常工作温度可达300℃，短期可在接近铜的熔点温度1083℃下继续运作3小时。
4)采用本发明耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁制备的电缆保持电路的完整性，为人员的安全撤离提供了宝贵的时间。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁，其化学成分如表1所示：
表1耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的化学成分
所述耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的制备方法如下：
1.将电熔氧化镁经过破碎机粉碎至60-270目；
2.将1得到的电熔氧化镁颗粒经过高强度电磁选，去除电熔氧化镁中含有磁性的物质；
3.将2得到的电熔氧化镁经整形设备处理60分钟后，得到球形度接近为1的电熔氧化镁。
4.将3得到的电熔氧化镁颗粒经过900℃高温回转炉处理40分钟，得到的电熔氧化镁经过高强度电磁选去除氧化镁中的含有磁性的物质，冷却待用；
5.将高岭土原料经过颚式破碎机破碎至d≤20mm；然后通过气流磨精细分级d≤0.05mm；
6.将5直接给入到隔焰式回转窑进行800℃煅烧1小时；
7.将6得到的精细分级煅烧后的高岭土用表面改性剂进行表面改性处理；得到d≤0.05mm超细煅烧高岭土；
8.将原顽辉石原料经过锤式破碎机破碎至d≤10mm，进入立式干燥机600℃进行干燥；
9.将8得到的原顽辉石进行超细粉磨得到目数为900-1000目，酸不溶物≥93.0％，酸溶铁(以Fe2O3)≤0.20％，烧失量(1200℃)≤3.00％，磁铁吸出物≤0.03％，水分≤0.3％；
10.将氢氧化铝的粉末在300℃进行烘制1.5小时；
11.将硅酸锆粉末在800℃进行烘制2小时；
12.取4得到的氧化镁，7得到的高岭土，9得到的原顽辉石，10得到的氢氧化铝，11得到的硅酸锆按照重量比为100：0.5:0.8：1:2的比例在容器中搅拌均匀；
13.将高含氢有机硅树脂、高含氢有机硅油、铝酸酯偶联剂、溶剂油按照体积比为2:3：20:80的比例配置成溶液；
14.将13得到的溶液加入到12的容器中，搅拌均匀；
15.将14得到混合湿料在200℃低温回转炉内烘制1.5小时，制备得到耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁。
检测方法如下：将氧化镁用于电缆中进行检测。如单芯
的电缆，在温度25℃，湿度80％RH，10分钟内，1千米以内抗击穿电压为2800V，2千米以内抗击穿电压为2500V。
采用本实施例氧化镁制备得到的耐高温高压防潮型防火电缆的性能如表2所示：
表2
| 电缆长度m | 100 | 200 | 300 | 500 | 800 | 1000 |
| 抗击穿电压V | 3500 | 3500 | 3200 | 3000 | 2900 | 2900 |
| 电缆长度m | 1200 | 1500 | 1800 | 2000 | 2200 | 2500 |
| 抗击穿电压V | 2900 | 2800 | 2800 | 2700 | 2700 | 2600 |
实施例2
本实施例公开了一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁，其化学成分如表3所示：
表3耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的化学成分
所述耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的制备方法如下：
1.将电熔氧化镁经过破碎机粉碎至80-300目；
2.将1得到的电熔氧化镁颗粒经过高强度电磁选，去除电熔氧化镁中含有磁性的物质；
3.将2得到的电熔氧化镁经整形设备处理60分钟后，得到球形度为1的电熔氧化镁。
4.将3得到的电熔氧化镁颗粒经过1000℃高温回转炉处理40分钟，得到的电熔氧化镁经过高强度电磁选去除氧化镁中的含有磁性的物质，冷却待用；
5.将高岭土原料经过颚式破碎机破碎至d≤20mm；然后通过气流磨精细分级d≤0.05mm；
6.将5直接给入到隔焰式回转窑进行900℃煅烧1小时；
7.将6得到的精细分级煅烧后的高岭土用表面改性剂进行表面改性处理；得到d≤0.05mm超细煅烧高岭土；
8.将原顽辉石原料经过锤式破碎机破碎至d≤10mm，进入立式干燥机700℃进行干燥；
9.将8得到的原顽辉石进行超细粉磨得到目数为1000-1200目，酸不溶物≥93.0％，酸溶铁(以Fe2O3)≤0.20％，烧失量(1200℃)≤3.00％，磁铁吸出物≤0.03％，水分≤0.3％；
10.将氢氧化铝的粉末在350℃进行烘制2小时；
11.将硅酸锆粉末在850℃进行烘制3小时；
12.取4得到的氧化镁，7得到的高岭土，9得到的原顽辉石，10得到的氢氧化铝，11得到的硅酸锆按照重量比为100:0.1:0.5:0.5:1的比例在容器中搅拌均匀；
13.将高含氢有机硅树脂、高含氢有机硅油、铝酸酯偶联剂、溶剂油按照体积比为4:2:15:70的比例配置成溶液；
14.将13得到的溶液加入到12的容器中，搅拌均匀；
15.将14得到混合湿料在250℃低温回转炉内烘制2小时，制备得到耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁。
采用本实施例氧化镁制备得到的耐高温高压防潮型防火电缆的性能如表4所示：
表4
| 电缆长度m | 100 | 200 | 300 | 500 | 800 | 1000 |
| 抗击穿电压V | 3600 | 3550 | 3550 | 3500 | 3300 | 3200 |
| 电缆长度m | 1200 | 1500 | 1800 | 2000 | 2200 | 2500 |
| 抗击穿电压V | 3000 | 3000 | 2900 | 2800 | 2800 | 2700 |
实施例3
本实施例公开了一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁，其化学成分如表5所示：
表5耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的化学成分
所述耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的制备方法如下：1.将电熔氧化镁经过破碎机粉碎至60-250目；
2.将1得到的电熔氧化镁颗粒经过高强度电磁选，去除电熔氧化镁中含有磁性的物质；
3.将2得到的电熔氧化镁经整形设备处理90分钟后，得到球形度为1的电熔氧化镁。
4.将3得到的电熔氧化镁颗粒经过800℃高温回转炉处理40分钟，得到的电熔氧化镁经过高强度电磁选去除氧化镁中的含有磁性的物质，冷却待用；
5.将高岭土原料经过颚式破碎机破碎至d≤20mm；然后通过气流磨精细分级d≤0.05mm；
6.将5直接给入到隔焰式回转窑进行700℃煅烧1小时；
7.将6得到的精细分级煅烧后的高岭土用表面改性剂进行表面改性处理；得到d≤0.05mm超细煅烧高岭土；
8.将原顽辉石原料经过锤式破碎机破碎至d≤10mm，进入立式干燥机400℃-700℃进行干燥；
9.将8得到的原顽辉石进行超细粉磨得到目数为800-900目，酸不溶物≥93.0％，酸溶铁(以Fe2O3)≤0.20％，烧失量(1200℃)≤3.00％，磁铁吸出物≤0.03％，水分≤0.3％；
10.将氢氧化铝的粉末在250℃进行烘制1小时；
11.将硅酸锆粉末在850℃进行烘制1小时；
12.取4得到的氧化镁，7得到的高岭土，9得到的原顽辉石，10得到的氢氧化铝，11得到的硅酸锆按照重量比为100:0.8:1:1.5:3的比例在容器中搅拌均匀；
13.将高含氢有机硅树脂、高含氢有机硅油、铝酸酯偶联剂、溶剂油按照体积比为1:5:25:90的比例配置成溶液；
14.将13得到的溶液加入到12的容器中，搅拌均匀；
15.将14得到混合湿料在150℃低温回转炉内烘制1小时，制备得到耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁，其特征在于，包括重量百分比如下的各组分：MgO≥96％wt；CaO≤1.0％wt；Fe2O3≤0.45％wt；Al2O3≤0.3％wt；SiO2≤2.0％wt；LOI≤0.2％wt。
2.根据权利要求1所述耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁，其特征在于，包括重量百分比如下的各组分：MgO 96-98％wt；CaO 0.5-1.0％wt；Fe2O30.25-0.45％wt；Al2O3 0.1-0.3％wt；SiO2 0.5-2.0％wt；LOI 0-0.2％wt。
3.一种耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，首先将电熔氧化镁颗粒置于高温回转炉，800℃-1000℃处理30-50分钟，然后经过高强度电磁选去除电熔氧化镁中的含有磁性的物质，冷却待用；
步骤2，将高岭土置于隔焰式回转窑，700℃-900℃煅烧0.5-1.5时；煅烧后的高岭土用表面改性剂进行表面改性处理；得到d≤0.05mm超细煅烧高岭土；
步骤3，将原顽辉石原料超细粉磨得到目数为800-1200目的原顽辉石，酸不溶物≥93.0％wt，酸溶铁(以Fe2O3计)≤0.20％wt，烧失量(1200℃)≤3.00％wt，磁铁吸出物≤0.03％wt，水分≤0.3％wt；
步骤4，将氢氧化铝的粉末在250℃-350℃烘制1-2小时；
步骤5，将硅酸锆粉末在750℃-850℃烘制1-3小时；
步骤6，将步骤1得到的电熔氧化镁，步骤2得到的超细煅烧高岭土，步骤3得到的原顽辉石，步骤4得到的氢氧化铝，步骤5得到的硅酸锆按照重量比为100：0.1-0.8:0.5-1：0.5-1.5:1-3的比例在容器中搅拌均匀；
步骤7，将有机硅树脂、有机硅油、铝酸酯偶联剂、溶剂油按照体积比为1-4:2-5:15-25:70-90的比例配置成溶液；
步骤8，将步骤7得到的溶液90-110：3-5加入到步骤6的容器中，搅拌均匀；
步骤9，将步骤8得到混合湿料在150℃-250℃低温回转炉内烘制1-2小时，制备得到耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁。
4.根据权利要求3所述耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的制备方法，其特征在于，步骤1所述电熔氧化镁颗粒由如下方法获得：电熔氧化镁原料经过破碎机粉碎至60-300目，经过高强度电磁选，去除电熔氧化镁中含有磁性的物质；电磁选得到的电熔氧化镁经整形设备处理30-90分钟后，得到球形度为1的电熔氧化镁。
5.根据权利要求3所述耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的制备方法，其特征在于，步骤2所述高岭土由如下方法获得：高岭土原料经过颚式破碎机破碎至d≤20mm；然后通过气流磨精细分级d≤0.05mm。
6.根据权利要求3所述耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的制备方法，其特征在于，步骤2所述改性剂为溶剂油和有机硅油，所述溶剂油与有机硅油的质量比为40-60:40-60。
7.根据权利要求3所述耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的制备方法，其特征在于，步骤2所述高岭土与改性剂的比例为90-110:0.5-1.5，混匀搅拌20-50分钟。
8.根据权利要求3所述耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的制备方法，其特征在于，步骤3所述原顽辉石原料由如下方法获得：将原顽辉石经过锤式破碎机破碎至d≤10mm，进入立式干燥机400℃-700℃进行干燥。
9.根据权利要求3所述耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁的制备方法，其特征在于，步骤2和步骤7所述溶剂油为120#溶剂油。
10.一种权利要求1或2所述耐高温高压防潮型防火电缆用氧化镁在电缆领域的用途。
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