镁橄榄石质轻质耐火材料研究现状
发布日期： 2018-09-12 09:10:16 阅读量（2159） 作者：早在上世纪三十年代，镁橄榄石质材料在欧洲和美国就已开始使用，传统的镁橄榄石制品应用于玻璃熔窑、回转窑和加热炉内衬。目前，在工业窑炉方面，镁橄榄石质耐火材料主要作加热炉炉底、热风炉和玻璃窑、石灰窑等工业炉储热室格子砖：在钢铁行业，镁橄揽石质耐火材料以砖、板、砌块、喷补料、捣打料及成型混合料等形式成功地使用于中间包。同时，由于其极低的导热系数，仅为方镁石的1/4~1/3,为理想的隔热矿物。基于镁橄榄石的这些特点，如何利用镁橄榄石做轻质耐火材料成为了可能。
张显利用以镁橄榄石和镁砂为主要原料，粘土为结合剂，利用泡沫法制备了微孔、高强度的镁橄榄石半制品。体积密度<1.6g/cm3,耐压强度可达15Mpa:导热系数≤0.8W/(k·m)(600℃)。并认为合适的泡沫数是控制试样容重的关键;泥浆的流动性为60mm时，可使试样中孔径小于20μm的微孔增多且强度较高;加入碳黑的试样，试样中可以形成大量的微气孔且分布均匀。木江秋弘等人利用CH3COOH和MgO之间的反应生产多孔氧化镁骨料颗粒，然后，再利用多孔氧化镁骨料颗粒制备镁质半轻质砖，其主要性能指标为：常温耐压强度60MPa,常温抗折强度20MPa,导热系数0.95W/(k·m)(1000℃)。武钢耐火厂以镁砂为原料，采用经过陈腐处理、粒度<0.3mm的锯末作造孔剂制备的转炉用半轻质镁砖,能很好地满足生产要求的同时起到一定的隔热保温效果。洛阳耐火研究院等开发的盛钢桶用复合保温砖，在大冶钢厂作为钢包永久层使用，结果表明：与普通粘土砖相比，盛钢桶外壳温度下降80℃以上，隔热效果优良。
徐建峰等人采用河南西峡的橄榄石原矿，分别配以0.6wt%、12wt%、15wt%、18wt%、24wt%的轻烧镁粉和31.85wt%的菱镁石粉(其中，MgO47.1wt%),以亚硫酸纸浆废液为结合剂制成<50mm×50mm的圆柱试样，在1000℃、1200℃、1300℃和1550℃保温3h煅烧后，采用XRD和SEM分析试样的相组成和显微结构。结果表明：与菱镁石粉比较，轻烧镁粉与橄榄石的反应活性较高;加入6wt%的轻烧镁粉基本可使橄榄石矿中的顽火辉石和磁铁矿分别转化为镁橄榄石和镁铁尖晶石(煅烧温度1300℃以上);加入轻烧镁粉或菱镁石粉的试样经1300℃煅烧后的矿物相趋于稳定。
胡莉敏等人以菱镁矿、石英粉、SiO2微粉为主要原料，利用原位分解制孔技术制备高强镁橄榄石轻质耐火材料，并借助多种检测手段研究了烧成温度对其物相组成和显微结构的影响。结果表明：制备该材料的最佳烧成温度为1400℃左右，经过该温度烧成所制得的制品显气孔率高，气孔尺寸小，孔径均匀，平均孔径<10μm,耐压强度可达40-50MPa,使用性能优良。刘吉辉t52]在铁尾矿中引入轻烧MgO以去除铁尾矿中的低熔物，合成了镁橄榄石质耐火原料。并使用综合热分析法确定该发生反应的温度区间，尤其确定了特征温度点，并以之为烧成终点温度烧制试样，利用多种检测手段进行分析，确定镁橄榄石的主要生成区间在1400~1700K。
常亮利用铁尾矿、镁尾矿和轻烧镁粉末为主要原料，成功制备了以硅微粉和轻烧镁粉为结合剂的轻质耐火材料——镁橄榄石隔热耐火砖和浇注料，结果表明：用硅微粉和轻烧镁粉作粘结剂可以使制品具有良好的常温强度和高温使用强度，并能有效防止砖在干燥和烧成过程中产生裂纹和变形;利用发泡聚苯乙稀小珠球作为添加物可以有效调节镁橄榄石砖的气孔率，降低砖的体积密度。
研究表明。轻烧氧化镁粉质地疏松，具有很高的比表面积，化学活性很大，常温下就易与水反应，水化物Mg(OH)2在空气中即可硬化，在氧化镁-水体系中，氧化镁浆体的水化过程和结构强度的发展过程与轻烧氧化镁的分散度有密切关系。比表面积大的氧化镁,其水化速度快强度发展也很快，但最终的结构强度较低，源于MgO溶液的过饱和度特别高，过大的过饱和度会产生结晶能力，使形成的结晶网络受到破坏，强度降低。为了有效利用镁质胶凝材料，要在加速MgO溶解的同时降低过饱和度，而降低过饱和度的有效途径是提高水化产物的溶解度或迅速形成复盐。用MgCl2溶液代替水来调制MgO时，可以加速其水化过程,并能与之作用形成新的水化合物相。这种新的水化物相得平衡溶解度要比Mg(OH)2高，因此其过饱和度也相应降低。在MgO-MgCl2-H2O体系中，合理的nMgO/n(MgCl2)比，使之在4-6之间能获得比较稳定的水化合物。利于强度的增长。氯氧镁水泥的主要原料是轻烧筑氧镁水泥粉(MgO)和六水氯化镁(MgClr6H2O),两者在水溶液中就形成了MgO-MgCl2-H2O三元反应体系，它们之间进行着复杂的化学反应，当加热到400℃左右时，Mg(OH)2分解，形成具备高度分散和较高活性的MgO,能促进固相反应过程，有利于烧结，而在600~900℃时，因为氯氧镁凝胶开始脱水和脱盐过程，其结合强度有所降低，制品使用强度有所下降。
杨宗欣发明了一种弱碱性轻质镁橄榄石砖及其制造方法。由橄榄石砂、镁砂、焦炭、木炭、纸浆废液按重量份配比制成。其制造方法如下：将橄榄石砂、镁砂、焦炭和木炭的颗粒料，加入混砂机干混，然后加入纸浆废液，湿混，再加入橄揽石砂和镁砂细粉混炼;将混合好的物料加入模具中，在摩擦机上加压成坯：将坯体在25~35℃下自然干燥24小时以上，送入干燥窑干燥，将干燥后的坯体送入隧道窑，烧成;烧成后的制品经切，磨加工成型。本发明镁橄榄石砖，因其弱碱性，避免了由于高温所造成的与工作衬碱性砖发生酸碱反应，提高了械性工作衬砖后备衬轻质隔热砖的使用寿命，从而减轻其毁损程度和速度，在温度达到1540℃甚至更高，仍可使用。
邓承继等人也发明涉及—种高强度镁橄揽石质保温材料及其制备方法。所采用的技术方案是：先将20~70wt%的碳酸盐粉和30~80wt%的镁橄榄石原矿粉混合，外加上述混合物3~10wt%的结合剂，搅拌5~25分钟，压制成型;然后在60-110℃条件下千燥12~36小时或在室内自然干燥24~48小时，在800-1400℃下保温2-6小时条件下空气中烧成，自然冷却后用水浸泡24~48小时，再在60-110℃条件下干燥12~36小时或在室内自然干燥24~48小时制得高强度镁橄榄石质保温材料。本发明具有原料资源丰富、生产成本低和易于工业化生产的特点。用该方法制备的高强度镁橄榄石质保温材料不仅性能优良，且使用温度高，使用寿命长，广泛适用于工业热工设备，可节能降耗。
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