[发明专利]镁铁铝尖晶石砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐火材料及其制备方法，具体地涉及一种用于水泥回转窑的耐火材料镁铁铝尖晶石砂及其制备方法。

背景技术

以往水泥窑高温烧成带砖一直采用碱性耐火材料镁铬砖做炉衬，但在水泥回转窑高温氧化气氛下，镁铬砖与水泥物料中碱金属氧化物反应，会产生对人体有害的铬酸碱，用后的镁铬砖中还产生溶解于水中的剧毒Cr⁶⁺，对环境造成严重的污染。以无铬材料代替镁铬材料是保护生态环境的大势所趋，是我国保持经济持续发展应重视的问题。

随着水泥工业的发展和技术进步，水泥窑已经完成了由传统的立窑向新型回转窑的转变，而且回转窑正向着大型化和窑外分解化的方向发展。由于新型回转窑具有窑温较高、窑速较慢、碱侵蚀较重、结构复杂以及节能要求较高等工艺特点，因此使水泥窑用耐火材料及其使用技术得到了全面的更新，镁质耐火材料得到了迅速的发展。

目前应用于水泥窑的进口和国产镁质耐火材料主要有：低铬砖、白云石砖、含锆和不含锆的各类特种镁砖以及尖晶石改性砖等。

低铬砖的使用无疑会减少铬污染，要杜绝铬污染根本办法还是使用无铬砖。采用无铬碱性耐火材料逐步取代含铬耐火材料势在必行。国内外无铬材料的研发主要有三个途径：白云石砖改性材料.镁锆质材料和尖晶石改性材料.

白云石砖的最大优点是易挂窑易维护窑皮。高温下白云石砖内的CaO极易与熟料中的C₂S反应生产C₃S，使白云砖上窑皮的粘结力比其它碱性砖都高。白云石砖的缺点不但是容易水化，而且在窑炉内气氛中的CO₂和SO₃能够与白云石砖中的游离CaO反应生成碳酸钙和硫酸钙，这些反应的体积效应会破坏耐火砖的显微结构，另外白云石砖抗热震性较差。总而言之，白云石砖只适用于有稳定的窑皮保护的烧成带，如没有稳定的窑皮保护，就不可能长久安全地使用。

至于其它含锆和不含锆的各类特种镁砖都属于新一代的无铬砖，但因价格较高或者导热性极强等原因都难以适合推广应用。

为了满足水泥回转窑技术水平的发展需要，尖晶石质耐火材料也得到了很快地发展。首先是镁铝尖晶石砖和镁铁尖晶石砖的应用。

最先广泛应用的是镁铝尖晶石耐火材料，但由于柔韧性有限，特别是在高应力的轮带部位很容易发生问题。

镁铁尖晶石在热震性能优于镁铬砖，在粘挂窑皮性方面与镁铬砖相似，虽然使用寿命比镁铬砖多一个月，达到10-12个月，但还是不能满足现在水泥行业的需要。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种具有优异的结构柔韧性，低热膨胀率，良好的抗化学侵蚀能力和无污染的镁铁铝尖晶石砂。

本发明的另一目的是提供一种镁铁铝尖晶石砂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种镁铁铝尖晶石砂，以氧化镁、氧化铁和氧化铝混合后的总重量为100份计，氧化镁、氧化铁和氧化铝的重量份配比是：

氧化镁    28～38份、

氧化铁    28～38份、

氧化铝    28～38份；

其中，氧化镁的粒度小于200目，氧化铁的粒度小于400目，氧化铝的粒度小于500目。

上述镁铁铝尖晶石砂的制备方法如下：

1)粉碎筛分：将氧化镁粉碎，取200目筛下物；将氧化铁粉碎，取400目筛下物；将氧化铝粉碎，取500目筛下物；

2)配料混料：将粉碎筛分后的氧化镁、氧化铁和氧化铝按上述的重量份配比取料，物料配比后投入混料机中进行混料，同时加入混料总重量5％～15％的结合剂，混和均匀；

3)压密成球：物料混合均匀后经压密机压密，后进入压球机成球；

4)干燥：物料成球后进行干燥脱水，自然干燥2～5天；

5)高温熔融：物料成球干燥后放入电弧炉中，于2800～3200℃熔融；

6)冷却破砣：将烧成品进行自然冷却6～7天后，进行破砣。

本发明制备的镁铁铝尖晶石的显微结构显示，在铁铝尖晶石颗粒边缘形成了镁铝尖晶石，而中心仍保持着其原始结构。本发明的镁铁铝尖晶石的热膨胀更小，从而改善了镁铁铝尖晶石耐火材料的结构柔韧性。

将本发明的镁铁铝尖晶石砂与氧化镁经高温煅烧而成的镁铁铝尖晶石砖，在整个使用过程中都具备良好的结构韧性，对提高回转窑内衬的柔韧性起着非常关键的作用。