中密度镁橄榄石砂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于耐火材料技术领域，具体设及一种高温体积稳定中密度儀橄揽石砂及 其制备方法。 技术背景
[0002] 水泥工业是著名的耗能大户，也是排放二氧化碳的大户。在水泥的热耗中，表面散 热损失约占10%，达7〇kcal/kg。其中，畜体散热约占总散热的50%，畜尾预热器、分解炉约 占35 %，S次风管、冷却机约占15%。目前，我国正计划第二代新型干法水泥生产技术，将 熟料热耗从700~750kcal/kg，降低到650kcal/kg左右，即降低热耗50~lOOkcal/kg ;如 果在实际生产中能有效降低散热损失，将为水泥工业的节能减排做出很大的贡献，降低散 热损失首先要降低畜筒体，尤其是水泥畜烧成带、过渡带的散热损失。
[0003] 目前，水泥畜烧成带主要使用方儀石-儀铁/铁侣尖晶石砖（儀铁砖或儀铁材 料），其导热系数约为3. Ow/mk ;过渡带使用少量的方儀石-儀侣尖晶石砖（儀侣砖或儀侣 材料），其导热系数约为3. 6w/址。在水泥行业也有隔热层为重质儀橄揽石的复合砖，其导 热系数为1. 7w/mk，重质儀橄揽石砖的强度高、隔热性低，而轻质儀橄揽石砖的隔热性高但 强度低。目前，虽有中密度儀橄揽石砂的合成，但其显气孔率较高，气孔较多，高温体积稳定 性不好，不能与耐高温性很好的致密材料复合制砖。本申请开发了一种具有强度适中、导热 系数适中的新原料，即体积密度为1. 8~2. 6g/cm3且高温下体积稳定（155(rC 3小时重烧 线变化-0.5%~0.0%)的中密度儀橄揽石耐火原料（即中质儀橄揽石耐火原料），用于制 备耐压强度为30~45MPa、导热系数为0. 8~1. 2w/mk的最终隔热材料，能够有效降低工作 过程中的散热损失。用儀铁材料与中质儀橄揽石材料，或者是儀侣材料与中质儀橄揽石材 料制备复合砖，则由儀铁或儀侣材料组成的工作层具有良好的耐高温、抗侵蚀、耐热震等性 能；由中质儀橄揽石材料组成的隔热层具有较好的机械强度与隔热性能，特别是使用本发 明工艺合成的高温体积稳定中质儀橄揽石原料制备的复合砖，隔热层不会发生过大的烧结 收缩而损坏。因此该复合砖制造合格率高，节能效果好，使用寿命长，既有良好的制造性能， 又有良好的使用效果。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种中密度、高温体积稳定的儀橄揽石原料，用于制造水泥 畜等畜炉复合砖，W达到减少儀砂资源消耗及水泥畜筒体散热损失之目的；
[0005] 本发明另一目的是提供一种高温体积稳定的中密度儀橄揽石砂的制备方法。
[0006] 本发明目的是通过W下技术方案实现的：
[0007] 一种中密度儀橄揽石砂，原料组成为：粒径小于0. 2mm的菱儀石尾矿85~93wt % 和粒径小于0. 044mm的石英粉7~15wt %;再外加占上述原料总量5~40wt %的成孔剂及 占上述原料总量3~12wt %的结合剂。
[000引所述的中密度儀橄揽石砂，其体积密度为1.8~2.6g/cm3。
[0009] 所述的中密度儀橄揽石砂，其中菱儀石尾矿为浮选菱儀矿石提取高纯矿石所遗留 的物质，其主要化学成分为；MgO ;40. 5 ~40. 7%、Si〇2;15. 8 ~19. 4%、CaO ;0. 7 ~1. 0%、 Al2〇3;2. 5 ~4. 5%、Fg2〇3;〇. 8 ~1. 2%、KC1 ;0. 4 ~0. 7%、烧失量；33. 2 ~38. 6%。
[0010] 所述石英粉的纯度在96 % W上。
[0011] 所述的中密度儀橄揽石砂，其中成孔剂为菱儀石细颗粒、结合剂为木质横酸儀溶 液。
[0012] 所述的中密度儀橄揽石砂，所述菱儀石细颗粒是采用筛选-风选工艺生产得到 的，粒径为0. 088~0. 5mm ;所述木质横酸儀溶液的浓度为1. 05~1. 25g/cm3。
[0013] 筛选-风选工艺生产菱儀石细颗粒：首先用筛分的方法得到粒径小于0. 5mm的菱 儀石颗粒，然后用风选的方法除去粒径小于0. 088mm的菱儀石细颗粒。在所述菱儀石细粒 存在下能够形成0. 088~0. 5mm孤立气孔，对提高材料的强度、降低导热系数和减少挥发性 组分（碱、硫、氯等）凝聚，保证隔热材料的长期使用起着至关重要的作用。
[0014] 一种上述中密度儀橄揽石砂的制备方法，包括W下步骤
[001引 （1)称取菱儀石尾矿，在1200~1350°C下轻烧0. 5~5小时，得到轻烧菱儀石尾 矿；
[0016] (2)将轻烧菱儀石尾矿、石英粉按上述重量比混合，入磨进行研磨、共混，得到粒径 小于0. 088mm的轻烧菱儀石尾矿-石英混合料；
[0017] (3)按上述混合料与外加料的重量比称取轻烧菱儀石尾矿-石英混合料、菱儀石 细粒进行混合，然后按比例加入木质横酸儀溶液，进行混合、混炼、机压、干燥处理，其中机 压压强为110~150MPa ;
[0018] (4)将步骤（3)处理之后的物料在1650~1720°C下赔烧4~9小时，得到重烧料； 将重烧料破碎，即得到中密度儀橄揽石砂。
[0019] 所述中密度儀橄揽石砂的制备方法，其中步骤（1)所述菱儀石尾矿的轻烧温度为 1250~1300°C，轻烧时间为4~1小时；步骤（4)所述物料的赔烧温度为1670~1700°C， 赔烧时间为5~8小时。
[0020] 本发明具有W下积极效果：
[0021] (1)很多地方尾矿堆积，既占用大量上地又具有发生地质灾害的危险，本发明用尾 矿作为制备儀橄揽石砂的组分，节省了宝贵的±地资源，减少了地质灾害的发生，降低了生 产成本。
[0022] (2)本发明采用粒径为0. 088~0. 5mm的菱儀石细颗粒作为廉价造孔剂，降低了生 产成本；此颗粒可W形成细小而孤立的气孔，细小的孔径有利于儀橄揽石砂强度的提高，孤 立的气孔有利于减少水泥畜中碱、硫、氯等挥发性物质沉积，防止它们起矿化作用而使耐火 材料变质、破坏，有效提高了材料的长期使用性能，延长了材料的使用寿命。
[002引做本发明采用石英粉作为原料组分之一，木质横酸儀作为结合剂，有效避免了使 用木质横酸巧引入的CaO及形成巧儀橄揽石CMS，从而制取高温体积稳定的中质儀橄揽石 砂。
[0024] (4)本发明利用选矿时产生的尾矿，附加石英粉及菱儀石造孔剂，制备具有高耐 火、较好隔热性能的中密度耐火材料，用于制备畜炉用复合砖，能够达到节能减排的效果。
[0025] 下表为利用本发明制备的中质儀橄揽石砂为原料制备的复合砖与现有儀铁尖晶 石隔热复合砖的性能对比：
[0026]
【主权项】
1. 一种中密度镁橄榄石砂，其特征在于，原料组成为：粒径小于0. 2mm的菱镁石尾矿 85~93wt%和粒径小于0. 044mm的石英粉7~15wt%;再外加占上述原料总量5~40wt% 的成孔剂及占上述原料总量6~12wt%的结合剂。
2. 根据权利要求1所述的中密度镁橄榄石砂，其特征在于，所述中密度镁橄榄石砂的 体积密度为1.8~2.6g/cm3。
3. 根据权利要求1所述的中密度镁橄榄石砂，其特征在于，所述的成孔剂为菱镁石细 颗粒，所述的结合剂为木质磺酸镁溶液。
4. 根据权利要求3所述的中密度镁橄榄石砂，其特征在于，所述的菱镁石细颗粒的粒 径为0. 088~0. 5mm;所述木质磺酸镁溶液的浓度为1. 05~I. 25g/cm3。
5. -种权利要求1~4任一项所述中密度镁橄榄石砂的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤： (1) 称取菱镁石尾矿，在1200~1350°C下轻烧0. 5~5小时，得到轻烧菱镁石尾矿； (2) 将轻烧菱镁石尾矿、石英粉按上述重量比混合，入磨进行研磨、共混，得到粒径小于 0. 088mm的轻烧菱镁石尾矿-石英混合料； (3) 按上述混合料与外加料的重量比称取轻烧菱镁石尾矿-石英粉混合料、菱镁石细 粒进行混合，然后加入木质磺酸镁溶液，进行混合、混炼、110~150MPa压强机压、干燥处 理； (4) 将步骤（3)处理之后的物料在1650~1720°C下焙烧4~9小时，得到重烧料；将 重烧料破碎，即得到中密度镁橄榄石砂。
6. 根据权利要求5所述中密度镁橄榄石砂的制备方法，其特征在于，步骤（1)所述菱镁 石尾矿的轻烧温度为1250~1300°C，轻烧时间为4~1小时；步骤（4)所述物料的焙烧温 度为1670~1700°C，焙烧时间为5~8小时。
【专利摘要】本发明涉及一种中密度镁橄榄石砂及制备方法。技术方案为：取85～93％wt的菱镁石尾矿在1200～1350℃下轻烧0.5～5小时，与7～15％wt的石英粉混合研磨，得到粒径小于0.088mm的轻烧尾矿-石英混合料；再依次外加占上述混合料5～40％wt的成孔剂、3～12wt％的结合剂，进行混合、混炼、110～150MPa压强机压、干燥处理；处理后在1650～1720℃下焙烧4～9小时，制得高温体积稳定中密度镁橄榄石。本发明用轻烧尾矿、石英粉为原料制备的高耐火、隔热性能好的中密度镁橄榄石，具有低导热、高温体积稳定性；用其制备的窑炉用复合砖耐高温、抗侵蚀、热震性能好、使用寿命长，具有良好的节能效果。
【IPC分类】C04B38-00, B09B3-00, C04B35-66
【公开号】CN104725057
【申请号】CN201510104027
【发明人】刘锡俊, 李顺清, 徐如林, 刘昭, 徐琳琳, 王俊涛, 王杰曾, 翟耀杰, 胡世平
【申请人】河南瑞泰耐火材料科技有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月10日