[发明专利]合成橄榄石喷补料及其生产方法

说明书

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。