[发明专利]水泥窑高温带用方镁石-镁铁-铝铁尖晶石砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥窑高温带用方镁石-镁铁-铁铝尖晶石砖及其制备方法，属于耐火材料技术领域。

背景技术

干法水泥窑高温带的窑衬要经受温度冲击、机械磨损和碱性熔渣的侵蚀，镁铬砖以良好的抗热震性和抗熔蚀性，较低的价格，在水泥窑高温带得到了广泛使用。但镁铬砖中的3价铬在水泥窑环境中氧化变成6价铬，残余衬砖弃置后使可溶于水的毒性6价铬进入水资源，带来严重的环境污染问题。

国内外对水泥窑用镁铬砖替代材料进行了大量的工作，主要替代材料为方镁石-镁铝尖晶石砖、白云石质砖、镁锆钙砖等，其中方镁石-镁铝尖晶石砖热稳定性好，但挂窑皮性能差、易熔蚀；白云石质砖和镁锆钙砖抗侵蚀性和挂窑皮性能极佳，但结构剥落性差且易水化。

奥镁公司(RHI)研究人员采用电熔法合成高纯的铁铝尖晶石，引入到氧化镁砖中，能够显著提高材料的挂窑皮能力。如专利CN02106242.0所述，该公司以4mm以下镁砂和电熔镁铁铝尖晶石混合为原料制备了镁铁铝砖，其中电熔镁铁铝尖晶石的成分中Fe₂O₃∶Al₂O₃比例为30∶70至60-40，并且含有以Fe₂O₃+Al₂O₃为计量质量的20至60％的MgO。

CN 101851105A，名称为“镁铁铝尖晶石砖及其制备方法”专利申请中，记载以5mm以下镁砂和镁铁铝尖晶石混合为原料制备了镁铁铝砖，其化学重量百分组成为Fe₂O₃ 2.5～9.6％、Al₂O₃为2.9-12％和MgO76-93％，XRD谱线显示主要晶相为FeO.Al₂O₃，在工业化规模生产过程中难以避免大量的残余方镁石(MgO)相，且使用过程中抗氧化还原性能不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥窑高温带用方镁石-镁铁-铁铝尖晶石砖，易于粘挂窑皮，且耐高温性、抗侵蚀性和抗氧化还原性优异；

本发明同时提供了方便控制、易于实施的制备方法。

本发明所述的水泥窑高温带用方镁石-镁铁-铁铝尖晶石砖，其化学重量组成百分组成为：Fe₂O₃ 4～9％、Al₂O₃ 4～7％、MgO 79～88％、ZrO₂ 0.05～0.5％。

其XRD谱线主要晶相方镁石占73～93％，其余次晶相为FeO·Al₂O₃、MgO·Al₂O₃、MgO·Fe₂O₃的混合物占7～26％及0-0.4％的ZrO₂。

制备方法，以MgO含量为96％以上的97#烧结镁砂、镁铁砂、烧结镁铁铝复合尖晶石为原料，配料质量百分组成为：5-3mm粗颗粒10-25％、3-1mm中颗粒15-35％、1-0mm细颗粒15-30％和＜0.088mm细颗粒30-40％。

5-3mm粗颗粒为MgO含量为96％以上的97#烧结镁砂、MgO含量为91％以上的镁铁砂中的一种或两种的组合，3-1mm中颗粒为镁铁砂、97#烧结镁砂、烧结镁铁铝复合尖晶石中的一种或两种的组合，1-0mm细颗粒为97#烧结镁砂、镁铁砂、烧结镁铁铝复合尖晶石中的两种或三种的组合，＜0.088mm细颗粒为97#镁砂、镁铁砂、镁铁铝复合尖晶石中的两种或三种的组合。

结合剂为有机结合剂，为树脂、聚乙烯醇、木质素磺酸盐和甲基纤维素中的一种或任意几种的组合。加入量为外加配料总重量1～4％适宜。

配料后混合，混合后的原料加入结合剂，经混练、压制成型、干燥后烧成。

压制成型压力位50-200MPa。

烧成温度为1500～1650℃，保温时间为3-8小时。

典型的隧道窑烧成温度制度如下：

常温-最高烧成温度的升温速度为50-60℃/小时、1500-1650℃保温3-8小时，保温时间在3-8小时。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：