CN102020478A - 镁铬质预制件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镁铬质预制件。其原料构成为镁砂55～93.5%、铬矿5～25%、镁铬熔块0～18%、铝酸盐水泥1～8%、复合减水剂0.5～5wt%，外加上述原料总重1～12wt%的结合剂；上述配比称取原料，经混料、模具成型、干燥、烧成制备而得；70～180℃下干燥时间4～72h；烧成温度为1500～1750℃，烧结时间2～8h。该镁铬质预制件中形成具有良好的荷重软化温度、高温强度、抗侵蚀性、热震稳定性、低导热率方镁石－尖晶石复相结构；生产中采用木质或塑料模具，避免使用传统的造价昂贵的金属模具，大大降低了成本，同时对于异性、特异性或大型耐火制品，具有制作简便、成品率高、节省成本等优点。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料领域，具体涉及一种镁铬质耐火材料预制件。
背景技术
镁铬质耐火材料具有优良的性能：Cr2O3通过固溶于方镁石中形成镁铬尖晶石，可以增大液相对耐火相的润湿角，提高直接结合程度，生成理想的方镁石－尖晶石复相结构，使镁铬质材料具有良好的荷重软化温度、高温强度、抗侵蚀性、热震稳定性、较低的导热率和较好的挂窑皮性，因此，镁铬质耐火材料在冶金、建材、有色、石化、电力等行业的热工窑炉上得到了广泛的应用。
通常，镁铬质耐火材料主要以定型耐火材料为主，即镁铬砖，包括了普通镁铬砖、直接结合镁铬砖、电熔再结合镁铬砖、熔铸镁铬耐火材料和全合成镁铬耐火材料等。但是，对于某些热工窑炉的特殊部位，需要异型、特异型或大型的镁铬质耐火材料，现有的镁铬砖由于成型所需模具复杂，成本昂贵，且成品率低，无法满足要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种镁铬质耐火材料预制件，以满足一些热工窑炉特殊部位用异型、特异型或大型镁铬质耐火材料，其具有良好的荷重软化温度、高温强度、抗侵蚀性、热震稳定性、较低的导热率和较好的挂窑皮性；本发明的另一目的是提供了一种镁铬质预制件的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种镁铬质预制件，以质量百分比计，其制备原料如下：粒度为5～0mm的镁砂55～93.5wt%，3～0mm铬矿5～25wt%，4～0mm镁铬砂或镁铬熔块0～18wt%，铝酸盐水泥1～8wt%，减水剂0.5～5wt%，外加占上述原料总重1～12wt%的结合剂。
所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、PC（聚碳酸酯）、木质素磺酸钙、聚丙烯酸钠中的至少一种。
所述结合剂为亚硫酸纸浆废液、卤水中的至少一种，其比重为1.0～1.5g/cm3。
所述铬矿为普铬矿、铬精矿中的至少一种。
用于生产耐火材料的铬矿石分为两个品级。一级品用作天然耐火材料，质量要求：Ｃｒ２Ｏ３≥３５％、ＳｉＯ２≤８％、ＣａＯ≤２％。二级品用作生产铬砖、铬镁砖，质量要求：Ｃｒ２Ｏ３≥３０％～３２％、ＳｉＯ２≤１１％、ＣａＯ≤３％。
所述镁砂为高纯镁砂（MgO含量≥96wt%）、中档镁砂、电熔镁砂中的至少一种。高纯镁砂是选用天然特级菱镁矿石浮选提纯经轻烧、细磨、压球、超高温油竖窑煅烧而成；中档镁砂是以MgO含量为97％的轻烧氧化镁为原料，经压球、高温竖窑煅烧等工艺生产而成；电熔镁砂是用精选的特A级天然菱镁石或高纯轻烧镁颗粒，在电弧炉中熔融制得。
上述镁铬质预制件是按质量百分比称取各原料后，经混料、模塑成型、干燥、烧成等步骤而制得，模塑所用模具为木质或塑料模具，成型方法为捣打、或振动、或两者相结合的方式；干燥温度为70～180℃，干燥时间为4～72h；烧成温度为1500～1750℃，烧结时间为2～8h。
本发明具有积极有益的效果：
（1）本发明产品通过高温下Cr2O3固溶于方镁石中形成镁铬尖晶石，生成理想的方镁石－尖晶石复相结构，从而具有良好的荷重软化温度、高温强度、抗侵蚀性、热震稳定性、较低的导热率和较好的挂窑皮性；
（2）本发明采用木质或塑料模具，避免了传统的机压成型所需要的造价昂贵的金属模具，大大降低了成本，同时对于异性、特异性或大型耐火制品，具有制作简便、成品率高、节省成本等优点；
（3）本发明生产工艺成熟，生产成本低，易于推广应用，具有较好的经济和社会效益。
（4）该耐火材料预制件的综合性能指标如表1所示：
表1 镁铬质预制件的性能指标
| 体积密度 | 显气孔率 | 常温耐压强度 | 热震稳定性 | 荷重软化温度 | 抗碱侵蚀性 | 抗渣侵蚀 | 耐火度 |
| g/cm3 | % | Mpa | 1100℃，水冷 | T0.6/℃ | |||
| 2.75~3.20 | 14~18 | ≥60 | ≥6 | >1650 | 优 | 优 | ≥1750 |
具体实施方式
实施例1 一种镁铬质预制件，采用粒度5～3mm中档镁砂45wt%，粒度3～0mm中档镁砂10 wt %，＜0.088mm中档镁砂25 wt %，粒度3～0mm普铬矿7 wt %，粒度＜0.088mm铬精矿12 wt %，CA65水泥1 wt %，外加前述物料总和7wt%的亚硫酸纸浆废液（比重1.4g/cm3），经过搅拌机搅拌均匀，采用捣打和振动相结合的方式成型，在干燥窑内110℃烘干24h后，经1580℃的高温热处理制的铬含量为8%的镁铬质预制件产品，其性能指标如下：
表2 性能指标
实施例2 一种镁铬质预制件，采用粒度5～3mm高纯镁砂（MgO含量≥96wt%）24wt%，粒度3～0mm高纯镁砂15 wt %，粒度＜0.088mm高纯镁砂22 wt %，粒度5～3mm镁铬砂10 wt %，粒度2～0mm镁铬砂10 wt %，粒度＜0.088mm铬精矿18 wt %，CA65水泥1 wt %，外加前述物料总和7wt%的亚硫酸纸浆废液（比重1.2g/cm3），经过搅拌机搅拌均匀，采用捣打和振动相结合的方式成型，在干燥窑内110℃烘干36h后，经1680℃的高温热处理制的铬含量为18%的镁铬质预制件产品，其性能指标如下：
表3 性能指标
实施例3 一种镁铬质预制件，采用粒度5～3mm高纯镁砂（MgO含量≥96wt%）33wt%，粒度3～0mm高纯镁砂15 wt%，粒度＜0.088mm高纯镁砂22 wt%，粒度2～0mm镁铬砂10 wt %，粒度＜0.088mm铬精矿18 wt%，CA70水泥2wt%，外加前述物料总和7wt%的亚硫酸纸浆废液（比重1.3g/cm3），经过搅拌机搅拌均匀，采用捣打和振动相结合的方式成型，在干燥窑内120℃烘干36h后，经1650℃的高温热处理制的铬含量为16%的镁铬质预制件产品，其性能指标如下：
表4 性能指标
实施例4 一种镁铬质预制件，采用粒度5～3mm电熔镁砂（MgO含量≥96wt%）35wt%，粒度3～0mm电熔镁砂15 wt %，粒度＜0.088mm高纯镁砂30 wt %，粒度2～0mm镁铬砂8 wt %，粒度＜0.088mm铬精矿10wt %，CA70水泥2 wt %，外加前述物料总和7wt%的亚硫酸纸浆废液（比重1.5g/cm3），经过搅拌机搅拌均匀，采用捣打和振动相结合的方式成型，在干燥窑内120℃烘干36h后，经1700℃的高温热处理制的铬含量为8%的镁铬质预制件产品，其性能指标如下：
表5 性能指标
实施例5 一种镁铬质预制件，采用粒度5～3mm中档镁砂40wt%，粒度3～0mm中档镁砂15 wt %，＜0.088mm中档镁砂24 wt %，粒度3～0mm普铬矿7 wt %，粒度＜0.088mm铬精矿12 wt %，CA65水泥1 wt %，三聚磷酸钠1wt%，外加前述物料总和2wt%的卤水（比重1.4g/cm3），经过搅拌机搅拌均匀，采用捣打和振动相结合的方式成型，在干燥窑内110℃烘干24h后，经1580℃的高温热处理制的铬含量为8%的镁铬质预制件产品，其性能指标如表1所示。
实施例6 一种镁铬质预制件，采用粒度5～3mm高纯镁砂（MgO含量≥96wt%）20wt%，粒度3～0mm高纯镁砂12 wt %，粒度＜0.088mm高纯镁砂25wt %，粒度5～3mm镁铬砂10 wt %，粒度2～0mm镁铬砂10 wt %，粒度＜0.088mm铬精矿18 wt%，CA65水泥1 wt %，木质素磺酸钙4wt %，外加前述物料总和10wt%的亚硫酸纸浆废液（比重1.2g/cm3），经过搅拌机搅拌均匀，采用捣打和振动相结合的方式成型，在干燥窑内110℃烘干36h后，经1680℃的高温热处理制的铬含量为18%的镁铬质预制件产品，其性能指标如表1所示。
实施例7 一种镁铬质预制件，采用粒度5～3mm高纯镁砂（MgO含量≥96wt%）30wt%，粒度3～0mm高纯镁砂15 wt%，粒度＜0.088mm高纯镁砂22 wt%，粒度2～0mm镁铬砂4wt %，粒度＜0.088mm铬精矿18 wt%，CA70水泥8wt%，聚丙烯酸钠3wt%，外加前述物料总和2wt%的卤水（比重1.3g/cm3），经过搅拌机搅拌均匀，采用捣打和振动相结合的方式成型，在干燥窑内120℃烘干36h后，经1650℃的高温热处理制的铬含量为16%的镁铬质预制件产品，其性能指标如表1所示。
实施例8 一种镁铬质预制件，采用粒度5～3mm电熔镁砂（MgO含量≥96wt%）32wt%，粒度3～0mm电熔镁砂15wt %，粒度＜0.088mm高纯镁砂30 wt %，粒度2～0mm镁铬砂8wt%，粒度＜0.088mm铬精矿10wt %，CA70水泥2wt %，六偏磷酸钠1wt%，聚碳酸酯2wt%，外加前述物料总和9wt%的卤水（比重1.5g/cm3），经过搅拌机搅拌均匀，采用捣打和振动相结合的方式成型，在干燥窑内120℃烘干36h后，经1700℃的高温热处理制的铬含量为8%的镁铬质预制件产品，其性能指标如表1所示。
Claims (6)
1.一种镁铬质预制件，其特征在于，以质量百分比计，其制备原料如下：粒度为5～0mm的镁砂55～93.5wt%，粒度3～0mm的铬矿5～25wt%，粒度4～0mm的镁铬砂或镁铬熔块0～18wt%，铝酸盐水泥1～8wt%，减水剂0.5～5wt%，外加占上述原料总重1～12wt%的结合剂。
2.根据权利要求1所述镁铬质预制件，其特征在于，所述减水剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚碳酸酯、木质素磺酸钙、聚丙烯酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1所述镁铬质预制件，其特征在于，所述结合剂为亚硫酸纸浆废液、卤水中的至少一种，其比重为1.0～1.5g/cm3。
4.根据权利要求1所述镁铬质预制件，其特征在于，所述铬矿为普铬矿、铬精矿中的至少一种。
5.根据权利要求1所述镁铬质预制件，其特征在于，所述镁砂为高纯镁砂、中档镁砂、电熔镁砂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述镁铬质预制件，其特征在于，所述镁铬质预制件的制备方法中包括混料、模压成型、干燥、烧成步骤，所用模具为木质或塑料模具，成型方法为捣打、或振动、或两者相结合的方式；干燥温度为70～180℃，干燥时间为4～72h；烧成温度为1500～1750℃，烧结时间为2～8h。
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