一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于輕質隔熱磚耐火材料技術領域。具體涉及一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鎂橄欖石(Mg2S14)屬弱堿性耐火材料，具有強度高、熔點高、化學和礦物穩定性好、熱導率低(為純氧化鎂的1/3?1/4)等特點，且與大多數的堿性耐火材料具有良好的相容性。目前，鎂橄欖石質材料主要是由鎂質與硅質原料在高溫下合成、或者通過溶膠一凝膠法合成。隨著鎂橄欖石輕質隔熱磚在高溫熱工設備中廣泛應用，制備鎂橄欖石的菱鎂礦等鎂質耐火原料將日益緊張。
[0003]近年來，隨著紅土礦火法冶煉鎳鐵合金規模逐步擴大，紅土鎳礦冶煉鎳鐵渣的排放量逐漸增多，約占冶金渣總排放量的五分之一。與其它冶金渣相比，鎳鐵渣有價金屬回收價值低，排渣量大，已逐步成為冶金廢渣處理的一大難題。鎳鐵渣目前的處理方式以堆存、填埋為主，不僅占用土地、污染環境，還給鎳鐵冶煉的可持續發展帶來嚴峻挑戰。
【發明內容】
[0004]本發明旨在克服現有技術缺陷，目的在于提供一種資源回收率高、環境友好和生產成本低的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚的制備方法。用該法所制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚的體積穩定性好、耐壓強度高、體積密度較低、微孔率高和導熱系數較低，產業化前景大。
[0005]為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是:以65~75wt%的鎳鐵渣、10~20wt%的輕燒氧化鎂細粉、5~15wt%的碳酸鎂細粉和5~10wt%的硅微粉為原料，外加所述原料0.5-2.0wt%的添加劑、5~15wt%的炭黑和3~9wt%的紙漿廢液，混合均勻，壓制成型；在500~700°C條件下保溫4~8h，然后在1300~1550°C的條件下燒成，保溫2~6h，即得基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚
所述鎳鐵渣的粒徑為0.1-1mm ;鎳鐵渣的主要化學成分是=S12含量多52.0wt%, MgO含量彡 26.0wt%，FeO 含量彡 8.5wt%，Al2O3含量彡 7.5wt%，CaO 含量彡 2.5wt%，N1 含量0.lwt%。
[0006]所述輕燒氧化鎂細粉的粒徑< 75 μ m，MgO含量多95wt%。
[0007]所述碳酸鎂細粉的粒徑彡75 μ m，MgO含量彡40wt%o
[0008]所述添加劑為T i 02微粉和ZrO 2微粉中的一種或兩種；所述添加劑的粒徑均^ 10 μ m,純度均 ^ 97wt%0
[0009]所述炭黑的粒徑彡0.2 μ m，C含量彡99wt%。
[0010]由于采用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果:
本發明以鎳鐵渣為主要原料，不僅解決了鎳鐵渣處理的難題，且變廢為寶，故生產成本低，環境友好。本發明中的輕燒氧化鎂細粉和硅微粉與水作用，賦予了磚體材料較高的早期強度和較好的體積穩定性。在燒成過程中，輕燒氧化鎂細粉與水作用生成的Mg (OH) 2和磚體中加入的碳酸鎂細粉會分解成高度分散的高活性MgO，部分添加劑會固溶于氧化鎂晶格中，有效地促進固相反應和磚體燒結，使得所制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚體積穩定性好和耐壓強度高。碳酸鎂細粉的分解和炭黑的氧化會使磚體材料內部形成大量的微氣孔，固相反應的發生會進一步減小氣孔尺寸，賦予材料較低的體積密度、高的微孔率和低的導熱系數。此外，添加劑與磚體中CaO的反應產物會均勻分布于鎂橄欖石晶粒的晶界處，增加材料的熱阻，進一步降低材料的導熱系數。
[0011]因此，本發明具有資源回收率高、環境友好和生產成本低的特點。所制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚的體積穩定性好、耐壓強度高、體積密度較低、微孔率高和導熱系數較低。
【具體實施方式】
[0012]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制: 為避免重復，先將本【具體實施方式】所涉及的原料技術參數統一描述如下，具體實施例中不再贅述:
所述鎳鐵渣的粒徑為0.l~lmm ;鎳鐵渣的主要化學成分是:Si02含量多52.0wt%, MgO含量彡 26.0wt%，FeO 含量彡 8.5wt%，A1203含量彡 7.5wt%，CaO 含量彡 2.5wt%，N1 含量< 0.lwt%。
[0013]所述輕燒氧化鎂細粉的粒徑< 75 μ m，MgO含量多95wt%。
[0014]所述碳酸鎂細粉的粒徑彡75 μ m，MgO含量彡40wt%o
[0015]所述1102微粉和ZrO 2微粉的粒徑均彡10 μ m，純度均彡97wt%。
[0016]所述炭黑的粒徑彡0.2 μπι，C含量彡99wt%0
[0017]實施例1
一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚及其制備方法。以65~68wt%的鎳鐵渣、17~20wt%的輕燒氧化鎂細粉、5~8wt%的碳酸鎂細粉和8~10wt%的硅微粉為原料，外加所述原料0.5-1.0wt%的1102微粉、5~8wt%的炭黑和3~5wt%的紙漿廢液，混合均勻，壓制成型；在500~550°C條件下保溫4~6h，然后在1300~1350°C的條件下燒成，保溫2~3h，即得基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚。
[0018]本實施例1制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚:荷重軟化點為1330~1350°C ;耐壓強度為5.5-6.0MPa ;體積密度為1.55-1.60g/cm3;小于20 μπι的氣孔為86~88% ;1000°C時導熱系數為 0.605~0.635 w/ (m.k)。
[0019]實施例2
一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚及其制備方法。以67~70wt%的鎳鐵渣、15~18wt%的輕燒氧化鎂細粉、6~9wt%的碳酸鎂細粉和7~9wt%的硅微粉為原料，外加所述原料0.9-1.4wt%的1102微粉、7~10wt%的炭黑和4~6wt%的紙漿廢液，混合均勻，壓制成型；在540~590°C條件下保溫5~7h，然后在1340~1390°C的條件下燒成，保溫3~4h，即得基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚。
[0020]本實施例2制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚:荷重軟化點為1340-1360°C ;耐壓強度為5.9-6.4MPa ;體積密度為1.60-1.65g/cm3;小于20 μπι的氣孔為84~86% ;1000°C時導熱系數為 0.615~0.645 w/ (m.k)。
[0021]實施例3
一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚及其制備方法。以69~72wt%的鎳鐵渣、13~16wt%的輕燒氧化鎂細粉、7~10wt%的碳酸鎂細粉和6~8wt%的硅微粉為原料，外加所述原料1.3-1.8wt%的1102微粉、9~12wt%的炭黑和5~7wt%的紙漿廢液，混合均勻，壓制成型，在580~630°C條件下保溫6~8h，然后在1380~1430°C的條件下燒成，保溫4~5h，即得基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚。
[0022]本實施例3制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚:荷重軟化點為1350~1370°C ;耐壓強度為6.3-6.8MPa ;體積密度為1.65-1.70g/cm3;小于20 μ m的氣孔為82~84% ; 1000°C時導熱系數為 0.625~0.655 w/(m.k)。
[0023]實施例4
一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚及其制備方法。以71~74wt%的鎳鐵渣、ll~14wt%的輕燒氧化鎂細粉、8~llwt%的碳酸鎂細粉和5~7wt%的硅微粉為原料，外加所述原料1.5-2.0wt%的1102微粉、ll~14wt%的炭黑和6~8wt%的紙漿廢液，混合均勻，壓制成型；在620~670°C條件下保溫5~7h，然后在1420~1470°C的條件下燒成，保溫5~6h，即得基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚。
[0024]本實施例4制備的基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚:荷重軟化點為1360~1380°C ;耐壓強度為6.7-7.2MPa ;體積密度為1.67-1.72g/cm3;小于20 μ m的氣孔為80~82% ; 1000°C時導熱系數為 0.635~0.665 w/ (m.k)。
[0025]實施例5
一種基于鎳鐵渣的鎂橄欖石輕質隔熱磚及其制備方法。以72~75wt%的鎳鐵渣、10