陈俊红 (中国北京市海淀区学院路30号, Beijing 3, 100083, CN)
FENG, Jisheng (Niecun Luocun, Zichuan DistrictZibo, Shandong 8, 255138, CN)
封吉圣 (中国山东省淄博市淄川区罗村镇聂村, Shandong 8, 255138, CN)
ZHENG, Benshui (Niecun Luocun, Zichuan DistrictZibo, Shandong 8, 255138, CN)
郑本水 (中国山东省淄博市淄川区罗村镇聂村, Shandong 8, 255138, CN)
SHI, Zhimin (Niecun Luocun, Zichuan DistrictZibo, Shandong 8, 255138, CN)
石志民 (中国山东省淄博市淄川区罗村镇聂村, Shandong 8, 255138, CN)
ZHAO, Bing (Niecun Luocun, Zichuan DistrictZibo, Shandong 8, 255138, CN)
淄博市鲁中耐火材料有限公司 (中国山东省淄博市淄川区罗村镇聂村, Shandong 8, 255138, CN)
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REFRACTORIES PROJECT RESEARCH CENTER OF SHANDONG PROVINCE (No. 6 Shengchuan Road, Zichuan Economic Development ZoneZibo, Shandong 0, 255100, CN)
山东省耐火材料工程研究中心 (中国山东省淄博市淄川经济开发区圣川路6号, Shandong 0, 255100, CN)
CHEN, Junhong (No. 30 Xueyuan Road, Haidian District, Beijing 3, 100083, CN)
陈俊红 (中国北京市海淀区学院路30号, Beijing 3, 100083, CN)
FENG, Jisheng (Niecun Luocun, Zichuan DistrictZibo, Shandong 8, 255138, CN)
封吉圣 (中国山东省淄博市淄川区罗村镇聂村, Shandong 8, 255138, CN)
ZHENG, Benshui (Niecun Luocun, Zichuan DistrictZibo, Shandong 8, 255138, CN)
| 权 利 要 求 书 1、 一种镁铁铝尖晶石砖，其特征在于，所述的镁铁铝尖晶石砖化学重量百 分组成为： Fe203 2.5〜9.6%、 A1203 2.9〜12%和 MgO 76〜93%。 2、根据权利要求 1所述的镁铁铝尖晶石砖，其特征在于，所述镁铁铝尖晶 石砖的亚铁铝尖晶石原料的 X D谱线显示主要晶相为 FeOAl203。 3、根据权利要求 1所述的镁铁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于，所述 的镁铁铝尖晶石砖是以镁砂和亚铁铝尖晶石为原料，外加结合剂，经压制成型、 干燥后高温烧成而制得， 烧成温度为 1400〜1700°C。 4、 根据权利要求 3所述的镁铁铝尖晶石砖的制备方法， 其特征在于，所述 亚铁铝尖晶石以 FeOAl203形式引入。 5、根据权利要求 4所述的镁铁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于亚铁铝 尖晶石的化学重量组成中 Fe203:Al203比例为 （40〜45) ： (55〜60)， 并且含有 Fe203+Al203合计质量 0〜20%的 MgO。 6、根据权利要求 5所述的镁铁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于，所述亚 铁铝尖晶石原料为粒 ≤3mm的颗粒料。 7、根据权利要求 5所述的镁铁铝尖晶石砖的制备方法，其特征在于，所述亚 铁铝尖晶石原料为粒 ≤0.088mm的粉料。 ， 8、 根据权利要求 3或 5所述的镁铁铝尖晶石砖的制备方法， 其特征在于， 所述结合剂为糊精、 纸浆废液、 淀粉、 甲基纤维素、 树脂中的一种或任意几种 的组合。 9根据权利要求 1或 5所述的镁铁铝尖晶石砖，其特征在于所述的化学成分 都是将 FeO换算为 Fe203来计算。 |
本发明涉及一种镁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
因镁铬材料具有良好的高温性能和出色的挂窑 皮性能， 所以， 镁铬砖成为 新型干法水泥生产线中的水泥回转窑烧成带用 的主要材料。 由于镁铬砖在使用 中， 砖中的部分铬会从 Cr 3+ 转变为剧毒和致癌的 Cr 6+ ， 破坏环境和影响人民的 生活健康。
因此， 无铬化是水泥窑用碱性材料的趋势及发展方向 。 近年国内外在寻找 镁铬砖的替代材料方面作了大量工作， 但效果均不理想。 其替代材料主要为白 云石质耐火材料， 白云石质耐火材料尽管抗热震性、耐侵蚀性好 ，挂窑皮性强， 但十分容易水化。
奥镁公司 （RHI)在研究中发现将预先合成的亚铁铝尖晶 引入到氧化镁 材料中， 能够显著提高碱性砖的挂窑皮性能， 因此， 添加亚铁铝尖晶石的镁砖 也就成为最有希望替代镁铬砖的一种无铬化材 料。
铁铝尖品石在自然界中存在极少， 主要依靠人工合成。
目前， 国内外真正进入商业应用的是奥美公司的镁铁 铝尖晶石砖。 正如专 利 CN02106242.0所讲，该公司的镁铁铝砖是以合成的 亚铁铝尖晶石和镁砂（粒 度小于 4mm) 为原料制备的， 且亚铁铝尖晶石的成分中 Fe 2 0 3 : A1 2 0 3 比例为 30： 70至 60: 40， 并且含有以 Fe 2 0 3 +Al 2 0 3 计量质量的 20-60 %的 MgO。 由于 该亚铁铝尖晶石中的 MgO含量较高， 烧结活性较低， 整个亚铁铝尖晶石砖的 烧结温度需要相应地提高。
而专利 200810049559.8是以极限粒度 8mm的烧结镁砂为主， 加入预合成 的亚铁铝尖晶石制备的；尖晶石加入量为质量 的 3-40 %，其成分为 A1 2 0 3 45-65 质量％、 FeO 20-55质量％、 MgO 0-15质量％。该专利中， 由于亚铁铝尖晶石中 的铁含量范围宽， 材料中可能含有过剩的 FeO或 A1 2 0 3 ， 导致亚铁铝尖晶石砖 在烧成或使用中可能出现较大的体积效应而不 利于体积稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镁铁铝尖晶石砖及 其制备方法。
本发明所述的镁铁铝尖晶石砖， 其化学重量百分组成为： Fe 2 0 3 2.5〜9.6%、 A1 2 0 3 2.9〜12%和 MgO 76〜93%。所述镁铁铝尖晶石砖的亚铁铝尖晶石 料的 XRD谱线显示主要晶相为 Fe Al 2 0 3 。
一种镁铁铝尖晶石砖的制备方法是以镁砂和亚 铁铝尖晶石为原料， 外加结 合剂， 经压制成型、 干燥后高温烧成而制得， 烧成温度为 1400〜1700°C。
¾φ：
所述亚铁铝尖晶石以 FeOAl 2 0 3 形式引入， 亚铁铝尖晶石的化学重量组成 中 Fe 2 0 3 :Al 2 0 3 比例为 （40〜45) ： (55〜60)， 并且含有 Fe 2 0 3 +Al 2 0 3 合计质量 0〜20%。
所述亚铁铝尖晶石原料为粒径≤3111111的颗粒 。
所述亚铁铝尖晶石原料为粒径≤0.088111111的粉 。
所述结合剂为糊精、 纸浆废液、 淀粉、 甲基纤维素、 树脂中的一种或任意 几种的组合。
所述的化学成分都是将 FeO换算为 Fe 2 0 3 来计算。
本发明采用我国耐火材料领域比较方便实施的 极限粒度为 5mm的镁砂， 同时引入活性较高的预合成亚铁铝尖晶石， 从而制得了高性能的水泥回转窑烧 成带用镁铁铝尖晶石砖。
本发明的镁铁铝尖晶石砖包括镁砂和预先合成 的亚铁铝尖晶石。 镁砂可选 电熔镁砂、烧结镁砂以及中档镁砂等， 极限粒度为 5mm; 基质部分包含粒度为 0.088mm和 0.045mm以下两部分。预合成的亚铁铝尖晶石的 限粒度为 3mm。 本发明中， 预合成的亚铁铝尖晶石是关键， 为保持亚铁铝尖晶石原料的高 烧结活性， 制得体积稳定的镁铁铝尖晶石砖， 本发明的亚铁铝尖晶石的成分为
Fe 2 0 3 : A1 2 0 3 比例接近亚铁铝尖晶石的理论组成， 为 （40〜45) ： (55〜60)， 并且含有 Fe 2 0 3 +Al 2 0 3 合计质量 0〜20%的 MgO。 由于该亚铁尖晶石中的 MgO 含量低， Fe 2+ 向镁砂中扩散的驱动力较强， 因此， 该亚铁尖晶石保持着较高的 烧结活性。
将镁砂、 亚铁铝尖晶石原料按比例混合、 成型、 烧成， 制得了本发明的镁 铁铝尖晶石砖。 由于亚铁铝尖晶石中的 FeO和 A1 2 0 3 含量接近于 FeOAl 2 0 3 的 理论比例， 使得预合成的亚铁铝尖晶石中的铁基本上都是 以 FeOAl 2 0 3 的形式 存在， 既能保持亚铁铝尖晶石的烧结活性， 又保证了铁在材料烧结和使用过程 中价态的稳定， 也保障了本发明镁铁铝尖晶石砖的体积稳定性 和良好的挂窑皮 性能。
本发明的镁铁铝尖晶石砖可用于适宜的高温领 域， 尤其是新型干法线回转 窑的烧成带， 解决了烧成带用镁铬砖的 Cr 6+ 污染问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例
将镁砂和预合成的亚铁铝尖晶石按化学组成的 比例加入到混炼机内， 再加 入上述混合物质量的 2-4%的结合剂， 结合剂为糊精、纸浆废液、淀粉、 甲基纤 维素、树脂中的一种或任意几种的组合， 混合均匀后， 在 600-1200吨压力机上 压制成型。经 110°C干燥后再在 1400-1700°C的高温窑内烧成， 可得到无铬型的 镁铁铝尖晶石砖。 该砖可直接用于水泥回转窑烧成带。
实施例及产品性能指标情况见表 1。 其中， 镁砂的颗粒最大 5mm; 亚铁铝 尖晶石的颗粒最大 3mm。 产品的化学重量组成为 Fe 2 0 3 2.5-9.6%、 A1 2 0 3 2.9-12%、 MgO 76-93%。
四个实施例中：
镁砂包括电熔镁砂、烧结镁砂、 中档镁砂、 电熔镁砂和烧结镁砂对半混合。 结合剂分别为 4%的甲基纤维素、 3%的淀粉、 2%的糊精和 1%淀粉的混合、 2%的淀粉和 2%的甲基纤维素的混合。
实施例中，亚铁铝尖晶石化学成分中的 Fe 2 0 3: Al 2 0 3 比例接近亚铁铝尖晶石 的理论组成， 四个实施例中分别为：
40 : 60-45 : 55并且含有以 Fe 2 0 3 +Al 2 0 3 计量的 0-20质量％的 MgO， 分别为 0%、 5%、 10%和 15%。 亚铁铝尖晶石的 X D谱线显示主要为 FeOAl 2 0 3 。 实施例的方案及相关产品性能的指标情况还可 见表 2。 其中， 镁砂的极限颗粒 为 5mm;亚铁铝尖晶石的极限颗粒为 3mm，包括颗粒（3-0.088mm)和细粉（ 0.088mm) 两部分。 该砖的化学重量组成为 Fe 2 0 3 2.5-9.6%、 A1 2 0 3 2.9-12%、 MgO 76-93%。
表 2实施例中， 镁砂包括电熔镁砂、 烧结镁砂、 中档镁砂、 电熔镁砂和烧 结镁砂对半混合等。
结合剂分别为 2%的甲基纤维素、 3%的淀粉、 2%的糊精和 1%淀粉的混合、 2%的淀粉和 2%的甲基纤维素的混合。
实施例中，亚铁铝尖晶石化学成分中的 Fe 2 0 3: Al 2 0 3 比例接近亚铁铝尖晶石 的理论组成， 且？6 2 0 3 : 1 2 0 3 为 40:60-45:55， 并且含有以 Fe 2 0 3 +Al 2 0 3 计量的 0-20质量％的 MgO。 亚铁铝尖晶石的 X D谱线显示主要为 FeOAl 2 0 3 。
Next Patent: METHOD FOR SYNTHESIZING FERROUS ALUMINUM SPINEL