專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火保溫材料技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的用于工業(yè)熱工設(shè)備特別是有色金屬和鋼鐵冶煉、水泥和玻璃生產(chǎn)設(shè)備的輕質(zhì)保溫 材料，如氧化鋁空心球材料、輕質(zhì)高鋁材料、輕質(zhì)鎂橄欖石保溫材料、輕質(zhì)粘土、硅藻土材 料等，在這些設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中的熱量損失較大，因而使這些設(shè)備對(duì)周?chē)h(huán)境的熱污染亦較 嚴(yán)重，不僅浪費(fèi)能源，且影響生產(chǎn)操作環(huán)境和條件。因此，研究和開(kāi)發(fā)具有強(qiáng)度高、體積密 度低、耐高溫性能和熱穩(wěn)定性能優(yōu)良的用于工業(yè)熱工設(shè)備特別是有色金屬和鋼鐵冶煉、水泥 和玻璃生產(chǎn)設(shè)備用新型輕質(zhì)保溫材料是技術(shù)人員所關(guān)注的問(wèn)題。
鎂橄欖石材料具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高化學(xué)穩(wěn)定性和低導(dǎo)熱系數(shù)的性能。但目前，生產(chǎn) 鎂橄欖石輕質(zhì)材料的方法有除了傳統(tǒng)的發(fā)泡法、有機(jī)物(包括木屑、焦炭等)燒失成孔法 制備鎂橄欖石輕質(zhì)材料以外，其他類(lèi)似研究局限于采用菱鎂粉、石英粉和二氧化硅微粉為原
料的發(fā)泡法(李楠. 一種方鎂石-橄欖石輕質(zhì)保溫耐火材料及其生產(chǎn)方法，ZL200410013258.1) 和原位分解方法(胡莉敏，李楠.原位分解制備高強(qiáng)度輕質(zhì)鎂橄欖石材料.耐火材料.2005， 39[4]: 283-285),由于上述方法制備的鎂橄欖石質(zhì)輕質(zhì)材料，沒(méi)有直接利用我國(guó)豐富的滑石 資源。因而成本較高，工業(yè)化程度不高，其性能也受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種原料資源豐富、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的高強(qiáng)度鎂橄欖 石輕質(zhì)材料的制備方法；用該方法制備的鎂橄欖石輕質(zhì)材料的性能優(yōu)良和使用壽命延長(zhǎng)。
為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:先將20 70wtM的碳酸鹽粉和30 80wt% 的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3 10wt。/。的結(jié)合劑，攪拌5 25分鐘，壓制成型；再在 60 11(TC條件下干燥12~36小時(shí)或在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)，然后在800 1400°Cx2 6 小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡24 48小時(shí)；最后在60 11(TC條件下干燥 12~36小時(shí)或在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)，制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
其中碳酸鹽粉為碳酸鈉粉、碳酸鉀粉、碳酸鎂粉的一種，其碳酸鹽含量2 80wt%，碳酸鹽的粒徑為0.1 0mm;滑石原礦粉的氧化鎂含量2 25wt%，滑石原礦粉的粒徑為0.1 0 mm; 結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫酸紙槳廢液、工業(yè)糊精粉、聚乙烯醇中的一種 以上。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明所采用的碳酸鹽粉和滑石原礦粉來(lái)源廣泛，生產(chǎn)成本低， 所制備的高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料是在材料內(nèi)部由碳酸鹽和滑石原礦反應(yīng)生成，燒結(jié)好、物 相結(jié)合良好，有利于提高材料的力學(xué)性能。同時(shí)碳酸鹽分解產(chǎn)生的氣孔通過(guò)制備過(guò)程的控制， 不僅能夠有效降低材料的體積密度，而且可以和滑石中結(jié)合水、氧化鐵及部分二氧化硅等反 應(yīng)，生產(chǎn)可溶于水的鹽，降低了材料的導(dǎo)熱系數(shù)，提高了材料的保溫性能。
用該方法制備的高強(qiáng)度鎂橄欖石質(zhì)輕質(zhì)材料的耐壓強(qiáng)度為10 40MPa、體積密度在 0.6~1.5克/厘米3，不僅性能優(yōu)良、耐壓強(qiáng)度高、使用壽命高于現(xiàn)有保溫材料，且使用溫度高， 適用于溫度在120(TC以下的各種工業(yè)熱工設(shè)備作為保溫材料使用，特別適于有色金屬和鋼鐵 冶煉、水泥和玻璃生產(chǎn)設(shè)備的新型保溫材料。用該材料取代現(xiàn)有保溫材料，有利于降低這些 設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中的熱量損失，減輕設(shè)備對(duì)周?chē)h(huán)境的熱污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
為避免重復(fù)描述，對(duì)以下實(shí)施例所采用原料的理化性能指標(biāo)統(tǒng)一描述如下碳酸鹽粉為
碳酸鈉粉、碳酸鉀粉、碳酸鎂粉的一種，其碳酸鹽含量2 80wt。/。，碳酸鹽的粒徑為0.1 0mm; 滑石原礦粉的氧化鎂含量2 25 wt%，粒徑為0.1 0 mm。 實(shí)施例l
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，先將20 25 wtM的碳酸鈉和75 80 wt% 的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3 7wtQ/。的木質(zhì)素磺酸鈣結(jié)合劑，結(jié)合劑溶化成水溶液 后再用于配料，攪拌10 20分鐘，壓制成型；再在60 11(TC條件下干燥12 24小時(shí)，然后 在800 900°Cx5 6小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡24 36小時(shí)；最后在60 ll(TC條件下干燥12~24小時(shí)，制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
實(shí)施例2
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，除結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈉外，其余同實(shí)施 例1。
實(shí)施例3
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法，先將25 30 wt。/。的碳酸鉀和70 75 wt%的滑石原礦粉混合，外加上述混合物7 10 wtn/。的工業(yè)糊精粉，工業(yè)糊精粉溶化成水溶液后 再用于配料，攪拌15 25分鐘，壓制成型；再在60 11(TC條件下干燥24 36小時(shí)，然后在 900 1000°Cx4 5小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)；最后在60 ll(TC條件下干燥24~36小時(shí)，即制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料。 實(shí)施例4
一種以滑石為原料制備高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的方法，除結(jié)合劑為聚乙烯醇外，其余 同實(shí)施例3。 實(shí)施例5
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，先將30 35 wtn/。的碳酸鎂和65 70 wt。/。的 滑石原礦粉，外加上述混合物3 6wt。/。的亞硫酸紙漿廢液，亞硫酸紙漿廢液溶化成水溶液后 再用于配料，攪拌5 15分鐘，壓制成型；再在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)，然后在1000 1100'Cx3 4小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)；最后在室內(nèi)自然干 燥24 48小時(shí)，即制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
實(shí)施例6
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，除結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣和木質(zhì)素磺酸鈉外， 其余同實(shí)施例5。 實(shí)施例7
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，先將35 40 wt。/。的碳酸鈉和60 65 wt。/。的 滑石原礦粉混合，外加上述混合物5 7wty。的工業(yè)糊精粉和亞硫酸紙漿廢液為結(jié)合劑，該結(jié) 合劑溶化成水溶液后再用于配料，攪拌10 20分鐘，壓制成型；再在室內(nèi)自然干燥24 48 小時(shí)，然后在1100 1200X>2 3小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)； 最后在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)，即制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
實(shí)施例8
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，除結(jié)合劑為工業(yè)糊精粉和聚乙烯醇外，其余 同實(shí)施例7。 實(shí)施例9
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，先將40 45 wty。的碳酸鉀和55 60 wt。/。的 滑石原礦粉混合，外加上述混合物5 8 wt。/。的結(jié)合劑，攪拌15 25分鐘，壓制成型，然后 在60 110。C條件下干燥24~36小時(shí)，在1200 1300°Cx2 3小時(shí)條件下空氣中燒成，自然
5冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)，再在60 11(TC條件下干燥24~36小時(shí)制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕 質(zhì)材料。
本實(shí)施例中的結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉和工業(yè)糊精粉，先溶化成水溶液后 再用于配料。 實(shí)施例10
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，除結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、 工業(yè)糊精粉和聚乙烯醇外，其余同實(shí)施例9。 實(shí)施例11
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，先將45 50 wt。/。的碳酸鎂和50 55 wtM的 滑石原礦粉混合，外加上述混合物3 6wtQ/。的亞硫酸紙漿廢液，亞硫酸紙漿廢液先溶化成水 溶液后再用于配料，攪拌5 15分鐘，壓制成型；再在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)，然后在 1300 1400°Cx2 3小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)；最后在室內(nèi) 自然干燥24 48小時(shí)制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
實(shí)施例12
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，先將50 55城％的碳酸鎂和45 50 wtM的 滑石原礦粉，外加上述混合物3 6wty。的木質(zhì)素磺酸鈣和木質(zhì)素磺酸鈉，木質(zhì)素磺酸鈣和木 質(zhì)素磺酸鈉先溶化成水溶液后再用于配料，攪拌5 15分鐘，壓制成型；再在室內(nèi)自然干燥 24~48小時(shí)，然后在1200 1300°Cx3 4小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡36 48小時(shí)；最后在室內(nèi)自然干燥24 48小時(shí)，即制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
實(shí)施例13
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，先將55 60 wt。/。的碳酸鉀和40 45 wt。/o的 滑石原礦粉，外加上述混合物3 5 wt。/。的結(jié)合劑，攪拌15 25分鐘，壓制成型；再在60 11(TC條件下干燥24 36小時(shí)，然后在1200 1300°02 3小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻 后用水浸泡36 48小時(shí)；最后在60 110'C條件下干燥24~36小時(shí)制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì) 材料。
其中結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫酸紙槳廢液和工業(yè)糊精粉，先溶化 成水溶液后再用于配料。 實(shí)施例14
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，先將60 65 wtn/。的碳酸鉀和35 40 wty。的
6滑石原礦粉，外加上述混合物3 5 wt。/。的結(jié)合劑，攪拌15 25分鐘，壓制成型；再在60 11(TC條件下干燥24 36小時(shí)，然后在1200 1300°Cx2 3小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻 后用水浸泡36 48小時(shí)；最后在60 110'C條件下干燥24~36小時(shí)制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì) 材料。
其中結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫酸紙漿廢液、聚乙烯醇和工業(yè)糊精 粉，該結(jié)合劑先溶化成水溶液后再用于配料。 實(shí)施例15
一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，先將65 70 wty。的碳酸鉀和30 35 wt。/o的 滑石原礦粉，外加上述混合物3 5 wto/。的結(jié)合劑，攪拌15 25分鐘，壓制成型；再在60 110。C條件下干燥24 36小時(shí)，然后在1200 1300°O2 3小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻 后用水浸泡36 48小時(shí)；最后在60 11(TC條件下干燥24~36小時(shí)制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì) 材料。
其中結(jié)合劑為木質(zhì)素磺酸鈉和工業(yè)糊精粉，該結(jié)合劑先溶化成水溶液后再用于配料。 本具體實(shí)施方式
所采用的碳酸鹽粉和滑石原礦粉來(lái)源廣泛、生產(chǎn)成本低，所制備的高強(qiáng) 度鎂橄欖石輕質(zhì)材料是在材料內(nèi)部由碳酸鹽和滑石原礦反應(yīng)生成，燒結(jié)好、物相結(jié)合良好， 有利于提高材料的力學(xué)性能。同時(shí)碳酸鹽分解產(chǎn)生的氣孔通過(guò)制備過(guò)程的控制，不僅能夠有 效降低材料的體積密度，而且可以和滑石中結(jié)合水、氧化鐵及部分二氧化硅等反應(yīng)，生產(chǎn)可 溶于水的鹽，除去水溶性鹽，降低了材料的導(dǎo)熱系數(shù)，提高了材料的保溫性能。
用該方法制備的高強(qiáng)度鎂橄欖石質(zhì)輕質(zhì)材料的耐壓強(qiáng)度為10 40MPa、體積密度為 0.6~1.5克/厘米3，不僅性能優(yōu)良、耐壓強(qiáng)度高、使用壽命高于現(xiàn)有保溫材料，且使用溫度高， 適用于溫度在1200'C以下的各種工業(yè)熱工設(shè)備作為保溫材料使用，特別適于有色金屬和鋼鐵 冶煉、水泥和玻璃生產(chǎn)設(shè)備。用該材料取代現(xiàn)有保溫材料，有利于降低這些設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程 中的熱量損失，減輕設(shè)備對(duì)周?chē)h(huán)境的熱污染，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
權(quán)利要求
1、一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，其特征在于先將20～70wt％的碳酸鹽粉和30～80wt％的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3～10wt％的結(jié)合劑，攪拌5～25分鐘，壓制成型；再在60～110℃條件下干燥12～36小時(shí)或在室內(nèi)自然干燥24～48小時(shí)，然后在800～1400℃×2～6小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡24～48小時(shí)；最后在60～110℃條件下干燥12～36小時(shí)或在室內(nèi)自然干燥24～48小時(shí)，制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，其特征在于所述的碳酸 鹽粉為碳酸鈉粉、碳酸鉀粉、碳酸鎂粉的一種，其碳酸鹽含量2 80wt%，碳酸鹽的粒徑為0.1 Omrtu
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，其特征在于所述的滑石 原礦粉的氧化鎂含量^25wt。/。，滑石原礦粉的粒徑為0.1 0mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法，其特征在于所述的結(jié)合 劑為木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、亞硫酸紙漿廢液、工業(yè)糊精粉、聚乙烯醇中的一種以上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 4項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料的制備方法所制備的 高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料及其制備方法。所采用的技術(shù)方案是先將20～70wt％的碳酸鹽粉和30～80wt％的滑石原礦粉混合，外加上述混合物3～10wt％的結(jié)合劑，攪拌5～25分鐘，壓制成型；再在60～110℃條件下干燥12～36小時(shí)或在室內(nèi)自然干燥24～48小時(shí)，然后在800～1400℃×2～6小時(shí)條件下空氣中燒成，自然冷卻后用水浸泡24～48小時(shí)；最后在60～110℃條件下干燥12～36小時(shí)或在室內(nèi)自然干燥24～48小時(shí)制得高強(qiáng)度鎂橄欖石輕質(zhì)材料。本發(fā)明具有原料來(lái)源廣泛、生產(chǎn)成本低和易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)，所制備的材料性能優(yōu)良，耐壓強(qiáng)度為10～40MPa，體積密度為0.6～1.5克/厘米³，使用壽命長(zhǎng)，且使用溫度為1200℃，有利于節(jié)能降耗。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101492298SQ20091006087
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者張少偉, 晨 白, 祝洪喜, 鄧承繼 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)