亞鐵鋁鎂耐火材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于耐火材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種亞鐵鋁鎂耐火材料及其制備方法，耐火材料的化學(xué)成份為Fe2O3、Al2O3、MgO，其中Fe2O3：Al2O3質(zhì)量比例為35-60：65-40，且含有以Fe2O3+Al2O3計量的15-40％質(zhì)量的MgO，所述的化學(xué)成分都是將FeO換算為Fe2O3來計算。本發(fā)明避免鐵在不同價態(tài)之間變化而導(dǎo)致的體積效應(yīng)，鐵離子在高溫下的擴(kuò)散阻力增大，尤其在以MgO為主的材料中，減緩鐵離子在MgO中的擴(kuò)散深度，同時提供一種亞鐵鋁鎂耐火材料的制備方法，合成工藝簡單、易于實(shí)施。
【專利說明】亞鐵鋁鎂耐火材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于耐火材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種亞鐵鋁鎂耐火材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)，開發(fā)環(huán)境友好型產(chǎn)品是適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的必須。對于水泥回轉(zhuǎn)窯用內(nèi)襯材料，要求該內(nèi)襯材料必須具有很好的結(jié)構(gòu)柔韌性。普遍使用的鎂鉻磚由于在生產(chǎn)和使用過程中會產(chǎn)生六價鉻有毒物而對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
[0003]國內(nèi)外對鐵鋁尖晶石的合成都采用燒結(jié)法或電熔法。對燒結(jié)法合成鐵鋁尖晶石來說，一般式以氧化鐵(四氧化三鐵或三氧化二鐵)鐵和氧化鋁為起始原料，氧化鐵在弱還原氣氛下才能存在，然后與氧化鋁反應(yīng)形成鐵鋁尖晶石。國外對含鐵鋁尖晶石的鎂質(zhì)耐火材料所用的鐵鋁尖晶石多是采用電熔法生產(chǎn)的，但能耗高、價格昂貴。
[0004]亞鐵鋁尖晶石在自然界中存在極少，只能采用人工合成。如CN200710053793.3所述的“一種合成鐵鋁尖晶石的方法”采用A1203、A1 (OH)3^Al2O3 -H2O以及礬土等與Fe203、Fe0及Fe3O4等含鐵化合物混合；在材料中引入T12作為燒結(jié)助劑，改善材料的燒結(jié)性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種亞鐵鋁鎂耐火材料，避免鐵在不同價態(tài)之間變化而導(dǎo)致的體積效應(yīng)，同時提供一種亞鐵鋁鎂耐火材料的制備方法，合成工藝簡單、易于實(shí)施。
[0006]本發(fā)明亞鐵鋁鎂耐火材料，耐火材料的化學(xué)成份為Fe203、A1203、MgO，其中Fe2O3:Al2O3質(zhì)量比例為35-60:65-40，且含有以Fe203+Al203計量的15-40%質(zhì)量的MgO，所述的化學(xué)成分都是將FeO換算為Fe2O3來計算。
[0007]該耐火材料經(jīng)XRD檢測，物相為FeAl2O4和/或MgAl2O2和/或Mg (Fe) O和/或MgFe2O4,或這幾種物相的固溶體。
[0008]本發(fā)明亞鐵鋁鎂耐火材料的制備方法，制備步驟如下:
[0009]所述的制備方法是將含鐵化合物、含鋁化合物、含鎂化合物材料所述比例配料，外加3-5%結(jié)合劑，經(jīng)混合、成型、坯體干燥后，在高溫窯中經(jīng)1300-1700°C、保溫4-6小時，自然冷卻后取出，其中，含氧化鋁型原料和含鐵型原料的粒度都在170目以下。
[0010]還原氣氛米用空氣埋碳?xì)夥铡?br> [0011]所述的含鋁化合物是燒結(jié)鋁礬土、水鋁石、氫氧化鋁或工業(yè)氧化鋁中的一種或幾種。
[0012]所述的含鎂化合物為菱鎂礦、輕燒鎂粉中的一種或幾種。
[0013]所述的含鐵化合物為軋鋼皮、氧化鐵紅或鐵粉中的一種或幾種。
[0014]所用的結(jié)合劑包括淀粉、樹脂、糊精、糖漿廢棄物或纖維素中的一種或幾種。
[0015]相對于目前的燒結(jié)和電熔的鐵鋁尖晶石原料，本發(fā)明的亞鐵鋁鎂系原料，鐵離子在高溫下的擴(kuò)散阻力增大，使鐵離子不易擴(kuò)散出去而穩(wěn)定在結(jié)構(gòu)內(nèi)，如此可以保證該原料在高溫下使用的體積穩(wěn)定性；尤其在以MgO為主的材料中，可以減緩鐵離子在MgO中的擴(kuò)散深度，保持鎂質(zhì)材料穩(wěn)定性。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0017]本發(fā)明亞鐵鋁鎂耐火材料，避免鐵在不同價態(tài)之間變化而導(dǎo)致的體積效應(yīng)，鐵離子在高溫下的擴(kuò)散阻力增大，尤其在以MgO為主的材料中，減緩鐵離子在MgO中的擴(kuò)散深度，同時提供一種亞鐵鋁鎂耐火材料的制備方法，合成工藝簡單、易于實(shí)施。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1、實(shí)施例1產(chǎn)品的xrd圖。
[0019]圖2、實(shí)施例2產(chǎn)品的xrd圖。
[0020]圖3、實(shí)施例3產(chǎn)品的xrd圖。
[0021 ] 圖4、實(shí)施例4產(chǎn)品的xrd圖。
[0022]圖5、實(shí)施例5產(chǎn)品的xrd圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0024]實(shí)施例1
[0025]按照軋鋼皮細(xì)粉和工業(yè)氧化鋁粉按照質(zhì)量比Fe2O3 =Al2O3為35:65進(jìn)行配料、共磨，然后加菱鎂礦，菱鎂礦中含MgO質(zhì)量為以Fe203+Al203計量的20%，再加入3%的糊精和纖維素混煉。經(jīng)壓力機(jī)成型、干燥后進(jìn)入高溫窯升溫；在高溫窯中經(jīng)1600°C、空氣埋碳?xì)夥毡Ｗo(hù)下保溫5小時后自然冷卻取出。
[0026]反應(yīng)氣氛為空氣埋碳?xì)夥铡?br> [0027]本實(shí)施例所合成的耐火材料，經(jīng)X射線衍射檢測，物相為復(fù)合尖晶石，沒有殘余的鐵氧化、方鎂石或剛玉等，物相反應(yīng)完全。
[0028]實(shí)施例2
[0029]按照氧化鐵紅細(xì)粉和氫氧化鋁粉按照質(zhì)量比Fe2O3 =Al2O3為50:50進(jìn)行配料，再加入輕燒鎂粉，輕燒鎂粉中含MgO質(zhì)量為以Fe203+Al203計算質(zhì)量的20%，共磨，然后加入5%的酚醛樹脂混煉。經(jīng)壓力機(jī)成型、干燥后進(jìn)入高溫窯升溫；在高溫窯中經(jīng)1550°C、空氣埋碳?xì)夥毡Ｗo(hù)下保溫6小時后自然冷卻取出。
[0030]反應(yīng)氣氛為空氣埋碳?xì)夥铡?br> [0031]本實(shí)施例所合成的耐火材料，經(jīng)X射線衍射檢測，物相為物相為復(fù)合尖晶石和方鎂石固溶體。
[0032]實(shí)施例3
[0033]按照氧化鐵紅細(xì)粉與單質(zhì)鐵的混合物和剛玉鋁粉按照質(zhì)量比Fe2O3 =Al2O3為60:40進(jìn)行配料，再加入電熔鎂砂粉，電熔鎂砂粉中含MgO質(zhì)量為以Fe203+Al203計算質(zhì)量的20%，共磨，然后加入2%的糊精混煉。經(jīng)壓力機(jī)成型、干燥后進(jìn)入高溫窯升溫；在高溫窯中經(jīng)1550°C、空氣埋碳?xì)夥毡Ｗo(hù)下保溫5小時后自然冷卻取出。
[0034]反應(yīng)氣氛為空氣埋碳?xì)夥铡?br> [0035]本實(shí)施例所合成的耐火材料，經(jīng)X射線衍射檢測，物相為復(fù)合尖晶石及方鎂石固溶體。
[0036]實(shí)施例4
[0037]按照氧化鐵紅細(xì)粉和燒結(jié)礬土細(xì)粉按照質(zhì)量比Fe2O3 =Al2O3為48:52進(jìn)行配料，再加入電熔鎂砂粉，電熔鎂砂粉中含MgO質(zhì)量為以Fe203+Al203計算質(zhì)量的33%，共磨，然后加入2%的淀粉和樹脂混煉。經(jīng)壓力機(jī)成型、干燥后進(jìn)入高溫窯升溫；在高溫窯中經(jīng)1300°C、空氣埋碳?xì)夥障卤?小時后自然冷卻取出。
[0038]反應(yīng)氣氛為空氣埋碳?xì)夥铡?br> [0039]本實(shí)施例所合成的耐火材料，經(jīng)X射線衍射檢測，物相為復(fù)合尖晶石和方鎂石固溶體。
[0040]實(shí)施例5
[0041]按照軋鋼皮細(xì)粉和工業(yè)氧化鋁粉按照質(zhì)量比Fe2O3 =Al2O3為40:60進(jìn)行配料、共磨，然后加菱鎂礦，菱鎂礦中含MgO質(zhì)量為以Fe203+Al203計量的40%，再加入3%的糖漿廢棄物混煉。經(jīng)壓力機(jī)成型、干燥后進(jìn)入高溫窯升溫；在高溫窯中經(jīng)1700°C、空氣埋碳?xì)夥毡Ｗo(hù)下保溫5小時后自然冷卻取出。
[0042]反應(yīng)氣氛為空氣埋碳?xì)夥铡?br> [0043] 本實(shí)施例所合成的耐火材料，經(jīng)X射線衍射檢測,物相為復(fù)合尖晶石。
【權(quán)利要求】
1.一種亞鐵鋁鎂耐火材料，其特征在于，耐火材料的化學(xué)成份為Fe203、Al203、Mg0，其中Fe203、Al2O3 質(zhì)量比例為 35-60 =65-40,且含有以 Fe203+Al203 計量的 15-40%質(zhì)量的 MgOjjf述的化學(xué)成分都是將FeO換算為Fe2O3來計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亞鐵鋁鎂耐火材料,其特征在于,該耐火材料經(jīng)XRD檢測，物相為FeAl2O4和/或MgAl2O2和/或Mg(Fe) O和/或MgFe2O4,或這幾種物相的固溶體。
3.—種權(quán)利要求1所述的亞鐵鋁鎂耐火材料的制備方法，其特征在于，制備步驟如下: 所述的制備方法是將含鐵化合物、含鋁化合物、含鎂化合物材料所述比例配料，外加3-5%結(jié)合劑，經(jīng)混合、成型、坯體干燥后，在高溫窯中經(jīng)1300-1700°C、保溫4-6小時，自然冷卻后取出，其中，含氧化鋁型原料和含鐵型原料的粒度都在170目以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的亞鐵鋁鎂耐火材料的制備方法，其特征在于，反應(yīng)氣氛為空氣埋碳?xì)夥铡?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的亞鐵鋁鎂耐火材料的制備方法，其特征在于，還原氣氛采用空氣埋碳?xì)夥铡?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的亞鐵鋁鎂耐火材料的制備方法，其特征在于，所述的含鋁化合物是燒結(jié)鋁礬土、水鋁石、氫氧化鋁或工業(yè)氧化鋁中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求 3所述的亞鐵鋁鎂耐火材料的制備方法，其特征在于，所述的含鎂化合物為菱鎂礦、輕燒鎂粉中的一種或幾種。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的亞鐵鋁鎂耐火材料的制備方法，其特征在于，所述的含鐵化合物為軋鋼皮、氧化鐵紅或鐵粉中的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的亞鐵鋁鎂耐火材料的制備方法，其特征在于，所用的結(jié)合劑包括淀粉、樹脂、糊精、糖漿廢棄物或纖維素中的一種或幾種。
【文檔編號】C04B35/66GK104072171SQ201410334203
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】陳俊紅, 封吉圣, 賈元平, 趙兵, 朱波, 孫加林, 李勇, 薛文東 申請人:淄博市魯中耐火材料有限公司, 北京科技大學(xué)