CN103396127A - 一种铝镁钙耐火熟料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种铝镁钙耐火熟料及其制备方法，属于耐火材料技术领域，铝镁钙耐火熟料的成分按重量百分比含Al₂O₃75~90%，MgO₅~15%，CaO₂~10%。制备方法为：（1）将石灰石、菱镁石和铝矾土分别破碎并磨细；（2）混合制成混合物料；（3）置于球磨机中混合均匀，然后压制成型；（4）在1350~1400oC条件下煅烧制成煅烧料；（5）破碎并磨细至粒度≤88目，再压制成型；（6）在1650~1700oC条件下进行第二次煅烧。本发明的铝镁钙耐火熟料及其制备方法生产成本低，适宜大规模推广，生产的产品具有致密度高且体积密度小，吸水率较小等优点，有利于实现耐火材料的轻量化，促进节能减排，有良好的应用前景。

Description

一种铝镁钙耐火熟料及其制备方法

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，特别涉及一种铝镁钙耐火熟料及其制备方法。

背景技术

铝镁质耐火材料因其良好的耐高温、耐热震和抗熔渣侵蚀性能，广泛应用于冶金、水泥等行业的高温炉窑工作衬；由于受铝土资源问题的影响，近年刚玉原料价格的持续攀升，铝镁质耐火材料的生产成本和价格也随之逐年走高；另一方面，由于刚玉的真密度较大，致使铝镁质耐火材料的体积密度较大，增加耐火材料重量，不仅导致高温炉窑的蓄热损失大，还直接增加用后耐火材料的排放量。

石灰石在全球范围内资源丰富，其煅烧后获得的生石灰具有较小的理论密度；如能用生石灰替代部分刚玉生产Al₂O₃-MgO-CaO耐火材料，不仅可显著降低生产成本，还可由于体积密度的减小，通过耐火材料的轻量化，有利于减小蓄热损失，促进节能减排。

众所周知，目前的铝镁尖晶石熟料均为合成原料，由于铝镁质耐火材料中在高温条件下内部发生尖晶石化反应引起的体积膨胀效应，不宜获得致密材料；因此，烧结铝镁尖晶石耐火原料，一般采用两步骤是采用优质铝矾土与活性氧化镁合成，经高温煅烧而成。

对于Al₂O₃-MgO-CaO体系耐火熟料，在合成过程中不仅存在尖晶石化反应，还存在Al₂O₃与CaO之间的反应，同样难以通过一步煅烧法获得致密的熟料。

发明内容

针对现有Al₂O₃-MgO-CaO体系耐火熟料制备技术中存在的资源紧张、生产成本高、蓄热损失高和用后排放量大等问题，本发明提供一种铝镁钙耐火熟料及其制备方法，通过利用资源丰富且理论密度较小的CaO替代部分刚玉，实现耐火材料的“轻量化”，促进降低耐火原材料成本和节能减排。

本发明的铝镁钙耐火熟料的成分按重量百分比含Al₂O₃ 75~90%，MgO5~15%，CaO 2~10%。

上述的铝镁钙耐火熟料的体积密度为3.02~3.61g/cm³。

上述的铝镁钙耐火熟料的吸水率为2.8~3.8%。

本发明的铝镁钙耐火熟料的制备方法按以下步骤进行：

1、将石灰石、菱镁石和铝矾土分别破碎并磨细至粒度≤88目；

2、将粉碎后的石灰石、菱镁石和铝矾土混合制成混合物料，混合比例按重量百分比为石灰石占全部物料总重量的2.6~13%，菱镁石占全部物料总重量的7.6~21.6%，铝矾土占全部物料总重量的66.1~84.9%；

3、将混合物料置于球磨机中混合均匀，然后在100~150MPa的压力下压制成球，获得生球；

4、将生球在1350~1400oC条件下保温2~4小时，进行第一次煅烧，制成一次熟料；

5、将一次熟料破碎并磨细至粒度≤88目，再在100~150MPa的压力下压制成球，获得二次球料；

6、将二次球料在1650~1700oC条件下保温4~6小时，进行第二次煅烧，获得铝镁钙耐火熟料。

上述方法中采用的石灰石中CaO的重量含量≥54%（CaO主要以CaCO₃的形式存在于石灰石中），采用的铝矾土中Al₂O₃的重量含量≥75%，采用的菱镁石中MgO的重量含量≥46%。

本发明的铝镁钙耐火熟料及其制备方法利用石灰石为原料，生产成本低，适宜大规模推广，生产的产品具有致密度高且体积密度小，蓄热损失小，吸水率较小，排放量小等优点，有利于实现耐火材料的轻量化，促进节能减排，具有良好的应用前景。

具体实施方式

本发明实施例中煅烧采用的设备为高温竖窑。

本发明实施例中压制成球采用的设备为GY650-180型压球机。

实施例1

采用的石灰石中CaO的重量含量54.2%，采用的铝矾土中Al₂O₃的重量含量76%，采用的菱镁石中MgO的重量含量46.2%；

将石灰石、菱镁石和铝矾土分别破碎并磨细至粒度≤88目；

将粉碎后的石灰石、菱镁石和铝矾土混合制成混合物料，混合比例按重量百分比为石灰石占全部物料总重量的2.6%，菱镁石占全部物料总重量的12.5%，铝矾土占全部物料总重量的84.9%；

将混合物料置于球磨机中混合均匀，然后采用压球机在150MPa的压力下压制成球，获得生球；

将生球置于高温竖窑中，在1350oC条件下保温4小时，进行第一次煅烧，制成一次熟料；

将一次熟料破碎并磨细至粒度≤88目，再在150MPa的压力下压制成球，获得二次球料；

将二次球料置于高温竖窑中，在1700oC条件下保温6小时，进行第二次煅烧，获得铝镁钙耐火熟料，其成分按重量百分比含Al₂O₃90%，MgO8%，CaO 2%，体积密度为3.61 g/cm³，吸水率为3.8%；可以看出，Al₂O₃含量高而CaO含量低的熟料，具有较大的体积密度。

实施例2

采用的石灰石中、铝矾土和菱镁石同实施例1；

将石灰石、菱镁石和铝矾土分别破碎并磨细至粒度≤88目；

将粉碎后的石灰石、菱镁石和铝矾土混合制成混合物料，混合比例按重量百分比为石灰石占全部物料总重量的7.7%，菱镁石占全部物料总重量的15.1%，铝矾土占全部物料总重量的77.2%；

将混合物料置于球磨机中混合均匀，然后采用压球机在150MPa的压力下压制成球，获得生球；

将生球置于高温竖窑中，在1400oC条件下保温2小时，进行第一次煅烧，制成一次熟料；

将一次熟料破碎并磨细至粒度≤88目，再在150MPa的压力下压制成球，获得二次球料；

将二次球料置于高温竖窑中，在1650oC条件下保温6小时，进行第二次煅烧，获得铝镁钙耐火熟料，其成分按重量百分比含Al₂O₃ 84%，MgO 10%，CaO6%，体积密度为3.27g/cm³，吸水率为3.2%；可以看出，随熟料中CaO含量的增加，其体积密度较实施例1明显减小。

实施例3

采用的石灰石、铝矾土和菱镁石同实施例1；

将石灰石、菱镁石和铝矾土分别破碎并磨细至粒度≤88目；

将粉碎后的石灰石、菱镁石和铝矾土混合制成混合物料，混合比例按重量百分比为石灰石占全部物料总重量的12.3%，菱镁石占全部物料总重量的15.0%，铝矾土占全部物料总重量的72.7%；

将混合物料置于球磨机中混合均匀，然后采用压球机在150MPa的压力下压制成球，获得生球；

将生球置于高温竖窑中，在1400oC条件下保温4小时，进行第一次煅烧，制成一次熟料；

将一次熟料破碎并磨细至粒度≤88目，再在150MPa的压力下压制成球，获得二次球料；

将二次球料置于高温竖窑中，在1650 oC条件下保温6小时，进行第二次煅烧，获得铝镁钙耐火熟料，其成分按重量百分比含Al₂O₃80%，MgO10%，CaO10%，体积密度为3.10 g/cm³，吸水率为2.8%；可以看出，随熟料中MgO和CaO含量的增加，其体积密度较实施例1显著减小，有利于实现耐火材料的轻量化。

实施例4

采用的石灰石中CaO的重量含量54.4%，采用的铝矾土中Al₂O₃的重量含量76.1%，采用的菱镁石中MgO的重量含量46.5%；

将石灰石、菱镁石和铝矾土分别破碎并磨细至粒度≤88目；

将粉碎后的石灰石、菱镁石和铝矾土混合制成混合物料，混合比例按重量百分比为石灰石占全部物料总重量的12.3%，菱镁石占全部物料总重量的21.6%，铝矾土占全部物料总重量的66.1%；

将混合物料置于球磨机中混合均匀，然后采用压球机在150MPa的压力下压制成球，获得生球；

将生球置于高温竖窑中，在1400oC条件下保温4小时，进行第一次煅烧，制成一次熟料；

将一次熟料破碎并磨细至粒度≤88目，再在150MPa的压力下压制成球，获得二次球料；

将二次球料置于高温竖窑中，在1700oC条件下保温5小时，进行第二次煅烧，获得铝镁钙耐火熟料，其成分按重量百分比含Al₂O₃75%，MgO15%，CaO10%，体积密度为3.02g/cm³，吸水率为3.0%，与实施例1相比，其体积密度减小了16.3%，可有效地实现耐火材料的轻量化。

实施例5

采用的石灰石、铝矾土、菱镁石同实施例4；

将石灰石、菱镁石和铝矾土分别破碎并磨细至粒度≤88目；

将粉碎后的石灰石、菱镁石和铝矾土混合制成混合物料，混合比例按重量百分比为石灰石占全部物料总重量的13.0%，菱镁石占全部物料总重量的7.6%，铝矾土占全部物料总重量的79.4%；

将混合物料置于球磨机中混合均匀，然后采用压球机在150MPa的压力下压制成球，获得生球；

将生球置于高温竖窑中，在1400oC条件下保温4小时，进行第一次煅烧，制成一次熟料；

将一次熟料破碎并磨细至粒度≤88目，再在150MPa的压力下压制成球，获得二次球料；

将二次球料置于高温竖窑中，在1700oC条件下保温5小时，进行第二次煅烧，获得铝镁钙耐火熟料，其成分按重量百分比含Al₂O₃85%，MgO5%，CaO10%，体积密度为3.17g/cm³，吸水率为3.5%。

实施例6

采用的石灰石、铝矾土和菱镁石同实施例,4；

方法同实施例5，不同点在于：混合物料的混合比例按重量百分比为石灰石占全部物料总重量的12.3%，菱镁石占全部物料总重量的15%，铝矾土占全部物料总重量的72.7%；

混合均匀后在100MPa的压力下压制成球；

将生球在1350 oC条件下保温3小时；

将一次熟料破碎并磨细至粒度≤88目，再在120MPa的压力下压制成球；

将二次球料置于高温竖窑中，在1700 oC条件下保温4小时，进行第二次煅烧，获得铝镁钙耐火熟料，其成分按重量百分比含Al₂O₃80%，MgO10%，CaO10%，体积密度为3.41g/cm³，吸水率为2.9%；可以看出，在较低的二次成球压力下，也可获得致密的熟料。

实施例7

采用的石灰石、铝矾土和菱镁石同实施例4；

方法同实施例5，不同点在于：混合物料的混合比例按重量百分比为石灰石占全部物料总重量的2.6%，菱镁石占全部物料总重量的12.5%，铝矾土占全部物料总重量的84.9%；

混合均匀后在100MPa的压力下压制成球；

将生球在1350 oC条件下保温3小时；

将一次熟料破碎并磨细至粒度≤88目，再在100MPa的压力下压制成球；

将二次球料置于高温竖窑中，在1700 oC条件下保温4.5小时，进行第二次煅烧，获得铝镁钙耐火熟料，其成分按重量百分比含Al₂O₃90%，MgO8%，CaO2%，体积密度为3.25g/cm³，吸水率为3.4%；可以看出，在较低的二次成球压力下，通过适当延长煅烧时间，也可获得致密的熟料。

实施例8

采用的石灰石、铝矾土和菱镁石同实施例4；

方法同实施例5，不同点在于：混合物料的混合比例按重量百分比为石灰石占全部物料总重量的13%，菱镁石占全部物料总重量的7.6%，铝矾土占全部物料总重量的79.4%；

混合均匀后在120MPa的压力下压制成球；

将生球在1350 oC条件下保温3小时；

将一次熟料破碎并磨细至粒度≤88目，再在100MPa的压力下压制成球；

将二次球料置于高温竖窑中，在1700 oC条件下保温4.5小时，进行第二次煅烧，获得铝镁钙耐火熟料，其成分按重量百分比含Al₂O₃85%，MgO5%，CaO10%，体积密度为3.18g/cm³，吸水率为3.2%；可以看出，在较低的二次成型压力和二次煅烧制度直接影响熟料的致密度，而一次成型压力影响较小。

Claims (4)

1.一种铝镁钙耐火熟料，其特征在于成分按重量百分比含Al₂O₃ 75~90%，MgO5~15%，CaO 2~10%。

2.根据权利要求1所述的一种铝镁钙耐火熟料，其特征在于所述的铝镁钙耐火熟料的体积密度为3.02~3.61g/cm³。

3.根据权利要求1所述的一种铝镁钙耐火熟料，其特征在于所述的铝镁钙耐火熟料的吸水率为2.8~3.8%。

4.一种权利要求1所述的铝镁钙耐火熟料的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

（1）将石灰石、菱镁石和铝矾土分别破碎并磨细至粒度≤88目；

（2）将粉碎后的石灰石、菱镁石和铝矾土混合制成混合物料，混合比例按重量百分比为石灰石占全部物料总重量的2.6~13%，菱镁石占全部物料总重量的7.6~21.6%，铝矾土占全部物料总重量的66.1~84.9%；

（3）将混合物料置于球磨机中混合均匀，然后在100~150MPa的压力下压制成球，获得生球；

（4）将生球在1350~1400oC条件下保温2~4小时，进行第一次煅烧，制成一次熟料；

（5）将一次熟料破碎并磨细至粒度≤88目，再在100~150MPa的压力下压制成球，获得二次球料；

（6）将二次球料在1650~1700oC条件下保温4~6小时，进行第二次煅烧，获得铝镁钙耐火熟料。