[发明专利]纳米孔径的多孔方镁石-镁橄榄石陶瓷材料及其制备方法

说明书

一种纳米孔径的多孔方镁石‑镁橄榄石陶瓷材料及其制备方法。其技术方案是：将菱镁矿细粉依次升温至600~800℃和800~1200℃，分别保温，得到高孔隙率的氧化镁粉体。按高孔隙率的氧化镁粉体为65~95wt%、硅溶胶为0.1~18wt%和二氧化硅微粉为0.1~22wt%，将高孔隙率的氧化镁粉体置于真空搅拌机中，在2.0kPa以下将硅溶胶和二氧化硅微粉倒入真空搅拌机中，搅拌，得到混合料。将混合料升温至110~220℃，保温，机压成型；干燥；然后在800~1200℃和1400~1600℃条件下分别保温，即得纳米孔径的多孔方镁石‑镁橄榄石陶瓷材料。本发明制备成本低廉，所制备的纳米孔径的多孔方镁石‑镁橄榄石陶瓷材料孔径为纳米级，具有体积密度小、导热系数低和强度高的特点。

技术领域

本发明属于多孔方镁石-镁橄榄石陶瓷材料技术领域。尤其涉及一种纳米孔径的多孔方镁石-镁橄榄石陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的高速发展，能源与资源逐渐消耗殆尽，节能减排已经成为全球关注的热点之一。多孔陶瓷具有较低的导热系数和体积密度，是隔热耐火材料主要品种之一，对高温工业的节能降耗起着关键作用，已受到耐火材料研究者越来越多的关注。方镁石-镁橄榄石材料具有优异的高温力学性能和良好的化学稳定性，广泛用于玻璃窑、水泥窑等高温窑炉，因此，研究多孔方镁石-镁橄榄石陶瓷材料对高温工业的节能降耗具有现实意义。

目前关于多孔方镁石-镁橄榄石陶瓷材料的研究已有一定的进展，如“一种方镁石-橄榄石轻质保温耐火材料及其生产方法（CN1704384A）”专利技术，以菱镁矿粉、轻烧氧化镁粉和氧化硅粉为原料，以锯末、煤粉为造孔剂，制备的轻质方镁石-镁橄榄石耐火材料虽有其优点，但缺点是制品气孔孔径较大，且造孔剂完全燃烧后生成CO₂，会造成二次污染；另如以镁橄榄石砂、镁砂和菱镁矿为原料（郑连营，王健东．玻璃窑用轻质镁橄榄石砖的研制．耐火材料，2012,49(2):129～13l），制备了镁橄榄石隔热材料，但该技术对原料的要求较高，其材料气孔孔径较大、孔径分布极不均、强度较低；又如“一种多孔镁橄榄石-镁黄长石复合陶瓷材料及其制备方法（CN201410362125.9）”专利技术，以白云石粉、硅石粉和菱镁矿粉为原料，制备了强度较高的多孔镁橄榄石-镁黄长石质陶瓷材料，但该陶瓷材料气孔的孔径较大、耐火度较低、强度较低。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种制备成本低廉的纳米孔径的多孔方镁石-镁橄榄石陶瓷材料的制备方法，所制备的纳米孔径的多孔方镁石-镁橄榄石陶瓷材料孔径为纳米级、体积密度小、导热系数低和强度高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：

步骤一、先将菱镁矿细粉以1~2℃/min的速率升温至600~800℃，保温1~4小时；再以2~3℃/min的速率升温至800~1200℃，保温1~5小时，冷却，得到高孔隙率的氧化镁粉体。

步骤二、按所述高孔隙率的氧化镁粉体为65~95wt%、硅溶胶为0.1~18wt%和二氧化硅微粉为0.1~22wt%，先将所述高孔隙率的氧化镁粉体置于真空搅拌机中，抽真空至2.0kPa以下，再将硅溶胶和二氧化硅微粉倒入真空搅拌机中，搅拌15~30分钟，关闭抽真空系统，得到混合料。

步骤三、将所述混合料升温至110~220℃，保温2~5h，冷却，在30~100MPa条件下机压成型；成型后的坯体于110~150℃条件下干燥12~36小时；然后以2~3℃/min的速率升温至800~1200℃，保温1~5小时；再以3~5℃/min速率升温至1400~1600℃，保温3~8小时，冷却，即得纳米孔径的多孔方镁石-镁橄榄石陶瓷材料。

所述菱镁矿细粉粒径小于0.088mm，所述菱镁矿细粉的MgO含量为42~50wt%。

所述硅溶胶的SiO₂含量为30~40wt%。