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CN112408955B - 一种铁铝镁氧化物合成材料制品及其制造方法 - Google Patents

一种铁铝镁氧化物合成材料制品及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁铝镁氧化物合成材料制品及其制造方法，涉及无机非金属材料。本发明先将不同粒径的电熔铁铝镁氧化物合成材料混合，然后加入赤铁矿和氧化钙熟料，混合球磨，制得混合粉，之后将糊精粉与水混合，并加入壳聚糖、硝酸钾和钛酸丁酯醇溶液，搅拌混合，得混合糊精液，将混合粉与混合糊精液混合，制得混合浆料，将混合浆料搅拌困料后成型，再进行干燥，烧制，制得铁铝镁氧化物合成材料制品。本发明制备的铁铝镁氧化物合成材料制品具有优异的耐火和耐碱性。

Description

一种铁铝镁氧化物合成材料制品及其制造方法
技术领域
本发明提供一种铁铝镁氧化物合成材料制品及其制造方法，涉及无机非金属材料技术领域。
背景技术
目前，钢铁、水泥窑等行业急需一种耐高温、抗热震、抗剥落，易挂钢包衬或窑皮的优良功能型制品。现耐火制品主要有镁铬砖、镁铝尖晶石砖等，用在转炉、钢包、水泥窑、电炉内衬时，由于钢包、水泥窑容量大，温度高，使用条件苛刻等问题，突显现有产品存在使用寿命短的缺点，提高了修包衬和窑衬的频次，降低了生产效率，其次铬产品使用存在环境污染，而原有镁铝尖晶石受到新技术的限制，从而研发特殊指标的尖晶石制品迫在眉睫。而铁铝镁氧化物合成材料，是由铁铝、镁铝、铁镁二元氧化物和铁铝镁三元氧化物组成，可极大提高制品的理化性能，促进行业发展，更符合社会、经济、环保发展的要求，在国内、国际上有较大的市场，意义深远，前景可观。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁铝镁氧化物合成材料制品，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种铁铝镁氧化物合成材料制品，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：35～45份4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、10～20份1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料，5～15份0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、5～15份赤铁矿和5～15份氧化钙熟料。
作为优化，所述一种铁铝镁氧化物合成材料制品中还包括以下重量份数的原料组分：3～10份混合糊精液。
作为优化，所述电熔铁铝镁氧化物合成材料的组成成分为：Fe2O3含量为15-30％，Al2O3含量为35-40％，MgO含量为25-40％，SiO2含量≤10％，CaO含量≤15％；所述赤铁矿中Fe2O3含量≥93％；所述氧化钙熟料中CaO含量≥95％。
作为优化，所述混合糊精液由糊精粉、水、钛酸丁酯醇溶液、硝酸钾溶液和壳聚糖溶液制备而成；所述糊精粉可溶性＞95％，灰分＜1％，水分＜6％。
作为优化，所述铁铝镁氧化物合成材料制品主要包括以下重量份数的原料组分：40份4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、15份1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、15份0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、10份赤铁矿、10份氧化钙熟料和10份混合糊精液。
作为优化，所述铁铝镁氧化物合成材料制品的制造方法主要包括以下步骤：
(1)将4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料与1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料和0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料按质量比10:3:3混合于搅拌机中搅拌均匀后，向搅拌机中加入4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料质量0.25倍赤铁矿和4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料质量0.25倍的氧化钙熟料，在球磨机中球磨30～60min至混拌成均匀的混合粉；
(2)将糊精粉与水按质量比混合0.4：1混合，并加入糊精粉质量0.5～0.8倍的壳聚糖和糊精粉质量0.2～0.4倍的硝酸钾，调节pH至3～4，搅拌混合，得糊精粉混合分散液，将糊精粉混合分散液与钛酸丁酯醇溶液按体积比6：1～8：1混合，得混合糊精液；
(3)将步骤(1)所得混合粉与步骤(2)所得混合糊精液按质量比9：1混合，得混合浆料；
(4)将步骤(3)所得混合浆料在轮碾机上混拌均匀，并不断翻料，为防止混料不均匀，混拌时间为10-30分钟，混成能团聚还要松散的料，之后困料30-60分钟，得坯料；
(5)将步骤(4)所得坯料在630t摩擦压力机或1000吨液压机上压制成型，得预处理坯料；
(6)将步骤(5)所得预处理坯料置于干燥室中进行干燥处理后，送入高温窑进行烧制，得铁铝镁氧化物合成材料制品。
作为优化，步骤(2)所述钛酸丁酯醇溶液的制造方法为将5mL的钛酸丁酯溶于10mL的无水乙醇中，并加入1mL的乙酰丙酮，搅拌均匀，得到钛酸丁酯的醇溶液。
作为优化，步骤(6)所述干燥处理的方式为先于室温～80℃的条件下干燥24-48小时，再于80～120℃的条件下干燥24-48小时，最后于200℃的条件下干燥24小时；所述烧制条件为于温度为1600-1650℃的条件下烧制3～6h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在制备铁铝镁氧化物合成材料制品时加入混合糊精液和电熔铁铝镁氧化物合成材料。首先，混合糊精液中含有糊精和壳聚糖，在搅拌混合后，具有良好的成膜性，在骨料加入到混合糊精液中后，可使骨料均匀分散，从而提高产品在烧制后的致密度，进而提高产品的强度和耐热性，其次，混合糊精液中还含有钛酸丁酯的醇溶液和硝酸钾，在产品高温烧制过程中，钛酸丁酯醇溶液和硝酸钾可在高温状态下形成四钛酸钾，四钛酸钾的形成可提高产品内部的结合力，提高产品的耐热性和强度，并且可促使糊精和壳聚糖碳化，从而使产品在受热时均匀受热，提高产品的使用性能；再者，由于产品在制备过程中直接使用电熔铁铝镁氧化物合成材料，因此使得本发明加工方法工艺简单，成本低廉，可操作性强，易于实施。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的铁铝镁氧化物合成材料制品的各指标测试方法如下：
耐碱性：将各实施例所得产品与对比咧产品置于浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液中，浸泡600h后，观察试件表面情况。
耐火性：将各实施例所得产品与对比咧产品置于火焰中烘烤600h后，观察试件表面情况。
实施例1
一种铁铝镁氧化物合成材料制品，按重量份数计，主要包括：40份4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、15份1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、15份0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、10份赤铁矿、10份氧化钙熟料和10份混合糊精液。
一种铁铝镁氧化物合成材料制品的制造方法，主要包括以下步骤：
(1)将4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料与1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料和0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料按质量比10:3:3混合于搅拌机中搅拌均匀后，向搅拌机中加入4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料质量0.25倍赤铁矿和4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料质量0.25倍的氧化钙熟料，在球磨机中球磨30～60min至混拌成均匀的混合粉；
(2)将糊精粉与水按质量比混合0.4：1混合，并加入糊精粉质量0.5倍的壳聚糖和糊精粉质量0.3倍的硝酸钾，调节pH至3，搅拌混合，得糊精粉混合分散液，将糊精粉混合分散液与钛酸丁酯醇溶液按体积比6：1混合，得混合糊精液；
(3)将步骤(1)所得混合粉与步骤(2)所得混合糊精液按质量比9：1混合，得混合浆料；
(4)将步骤(3)所得混合浆料在轮碾机上混拌均匀，并不断翻料，为防止混料不均匀，混拌时间为30分钟，混成能团聚还要松散的料，之后困料60分钟，得坯料；
(5)将步骤(4)所得坯料在1000吨液压机上压制成型，得预处理坯料；
(6)将步骤(5)所得预处理坯料置于干燥室中进行干燥处理后，送入高温窑进行烧制，得铁铝镁氧化物合成材料制品。
作为优化，步骤(2)所述钛酸丁酯醇溶液的制造方法为将5mL的钛酸丁酯溶于10mL的无水乙醇中，并加入1mL的乙酰丙酮，搅拌均匀，得到钛酸丁酯的醇溶液。
作为优化，步骤(6)所述干燥处理的方式为先于室温条件下干燥48小时，再于100℃的条件下干燥36小时，最后于200℃的条件下干燥24小时；所述烧制条件为于温度为1600℃的条件下烧制5h。
实施例2
一种铁铝镁氧化物合成材料制品，按重量份数计，主要包括：40份4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、15份1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、15份0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、10份赤铁矿、10份氧化钙熟料和10份混合糊精液。
一种铁铝镁氧化物合成材料制品的制造方法，主要包括以下步骤：
(1)将4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料与1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料和0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料按质量比10:3:3混合于搅拌机中搅拌均匀后，向搅拌机中加入4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料质量0.25倍赤铁矿和4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料质量0.25倍的氧化钙熟料，在球磨机中球磨30～60min至混拌成均匀的混合粉；
(2)将糊精粉与水按质量比混合0.4：1混合，并加入糊精粉质量0.3倍的硝酸钾，调节pH至3，搅拌混合，得糊精粉混合分散液，将糊精粉混合分散液与钛酸丁酯醇溶液按体积比6：1混合，得混合糊精液；
(3)将步骤(1)所得混合粉与步骤(2)所得混合糊精液按质量比9：1混合，得混合浆料；
(4)将步骤(3)所得混合浆料在轮碾机上混拌均匀，并不断翻料，为防止混料不均匀，混拌时间为30分钟，混成能团聚还要松散的料，之后困料60分钟，得坯料；
(5)将步骤(4)所得坯料在1000吨液压机上压制成型，得预处理坯料；
(6)将步骤(5)所得预处理坯料置于干燥室中进行干燥处理后，送入高温窑进行烧制，得铁铝镁氧化物合成材料制品。
作为优化，步骤(2)所述钛酸丁酯醇溶液的制造方法为将5mL的钛酸丁酯溶于10mL的无水乙醇中，并加入1mL的乙酰丙酮，搅拌均匀，得到钛酸丁酯的醇溶液。
作为优化，步骤(6)所述干燥处理的方式为先于室温条件下干燥48小时，再于100℃的条件下干燥36小时，最后于200℃的条件下干燥24小时；所述烧制条件为于温度为1600℃的条件下烧制5h。
实施例3
一种铁铝镁氧化物合成材料制品，按重量份数计，主要包括：40份4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、15份1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、15份0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、10份赤铁矿、10份氧化钙熟料和10份混合糊精液。
一种铁铝镁氧化物合成材料制品的制造方法，主要包括以下步骤：
(1)将4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料与1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料和0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料按质量比10:3:3混合于搅拌机中搅拌均匀后，向搅拌机中加入4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料质量0.25倍赤铁矿和4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料质量0.25倍的氧化钙熟料，在球磨机中球磨30～60min至混拌成均匀的混合粉；
(2)将糊精粉与水按质量比混合0.4：1混合，并加入糊精粉质量0.5倍的壳聚糖和糊精粉质量0.3倍的硝酸钾，调节pH至3，搅拌混合，得混合糊精液；
(3)将步骤(1)所得混合粉与步骤(2)所得混合糊精液按质量比9：1混合，得混合浆料；
(4)将步骤(3)所得混合浆料在轮碾机上混拌均匀，并不断翻料，为防止混料不均匀，混拌时间为30分钟，混成能团聚还要松散的料，之后困料60分钟，得坯料；
(5)将步骤(4)所得坯料在1000吨液压机上压制成型，得预处理坯料；
(6)将步骤(5)所得预处理坯料置于干燥室中进行干燥处理后，送入高温窑进行烧制，得铁铝镁氧化物合成材料制品。
作为优化，步骤(6)所述干燥处理的方式为先于室温条件下干燥48小时，再于100℃的条件下干燥36小时，最后于200℃的条件下干燥24小时；所述烧制条件为于温度为1600℃的条件下烧制5h。
对比例
一种铁铝镁氧化物合成材料制品，按重量份数计，主要包括：40份4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、15份1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、15份0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、10份赤铁矿、10份氧化钙熟料和10份糊精液。
一种铁铝镁氧化物合成材料制品的制造方法，主要包括以下步骤：
(1)将4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料与1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料和0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料按质量比10:3:3混合于搅拌机中搅拌均匀后，向搅拌机中加入4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料质量0.25倍赤铁矿和4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料质量0.25倍的氧化钙熟料，在球磨机中球磨30～60min至混拌成均匀的混合粉；
(2)将糊精粉与水按质量比混合0.4：1混合，并加入糊精粉质量0.3倍的硝酸钾，调节pH至3，搅拌混合，得糊精液；
(3)将步骤(1)所得混合粉与步骤(2)所得糊精液按质量比9：1混合，得混合浆料；
(4)将步骤(3)所得混合浆料在轮碾机上混拌均匀，并不断翻料，为防止混料不均匀，混拌时间为30分钟，混成能团聚还要松散的料，之后困料60分钟，得坯料；
(5)将步骤(4)所得坯料在1000吨液压机上压制成型，得预处理坯料；
(6)将步骤(5)所得预处理坯料置于干燥室中进行干燥处理后，送入高温窑进行烧制，得铁铝镁氧化物合成材料制品。
作为优化，步骤(6)所述干燥处理的方式为先于室温条件下干燥48小时，再于100℃的条件下干燥36小时，最后于200℃的条件下干燥24小时；所述烧制条件为于温度为1600℃的条件下烧制5h。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例的铁铝镁氧化物合成材料制品的性能分析结果。
表1
Figure BDA0002795128630000111
从表1中实施例1与对比例的实验数据比较可发现，在制备铁铝镁氧化物合成材料制品使用混合糊精液可有效提高从产品的耐火性和耐碱性，并且在产品中使用电熔铁铝镁氧化物合成材料作为原料使得本发明加工方法工艺简单，成本低廉，可操作性强，易于实施。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种铁铝镁氧化物合成材料制品，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：35～45份4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、10～20份1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料，5～15份0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、5～15份赤铁矿和5～15份氧化钙熟料；
所述一种铁铝镁氧化物合成材料制品中还包括以下重量份数的原料组分：3～10份混合糊精液；
所述电熔铁铝镁氧化物合成材料的组成成分为：Fe2O3含量为15-30％，Al2O3含量为35-40％，MgO含量为25-40％，SiO2含量≤10％，CaO含量≤15％；所述赤铁矿中Fe2O3含量≥93％；所述氧化钙熟料中CaO含量≥95％；
所述混合糊精液由糊精粉、水、钛酸丁酯醇溶液、硝酸钾溶液和壳聚糖溶液制备而成；所述糊精粉可溶性＞95％，灰分＜1％，水分＜6％。
2.根据权利要求1所述的一种铁铝镁氧化物合成材料制品，其特征在于，所述铁铝镁氧化物合成材料制品主要包括以下重量份数的原料组分：40份4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、15份1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、15份0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、10份赤铁矿、10份氧化钙熟料和10份混合糊精液。
3.根据权利要求2所述的一种铁铝镁氧化物合成材料制品，其特征在于，所述铁铝镁氧化物合成材料制品的制造方法主要包括以下步骤：
(1)将4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、1-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料、0.045-0mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料于搅拌机中搅拌均匀后，向搅拌机中加入4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料质量0.25倍赤铁矿和4-1mm的电熔铁铝镁氧化物合成材料质量0.25倍的氧化钙熟料，在球磨机中球磨30～60min至混拌成均匀的混合粉；
(2)将糊精粉与水按质量比0.4：1混合，并加入糊精粉质量0.5-0.8倍的壳聚糖和糊精粉质量0.2～0.4倍的硝酸钾，调节pH至3～4，搅拌混合，得糊精粉混合分散液，将糊精粉混合分散液与钛酸丁酯醇溶液按体积比6：1～8：1混合，得混合糊精液；
(3)将步骤(1)所得混合粉与步骤(2)所得混合糊精液按质量比9：1混合，得混合浆料；
(4)将步骤(3)所得混合浆料在轮碾机上混拌均匀，并不断翻料，为防止混料不均匀，混拌时间为10-30分钟，混成能团聚还要松散的料，之后困料30-60分钟，得坯料；
(5)将步骤(4)所得坯料在630t摩擦压力机或1000吨液压机上压制成型，得预处理坯料；
(6)将步骤(5)所得预处理坯料置于干燥室中进行干燥处理后，送入高温窑进行烧制，得铁铝镁氧化物合成材料制品。
4.根据权利要求3所述的一种铁铝镁氧化物合成材料制品，其特征在于，步骤(2)所述钛酸丁酯醇溶液的制造方法为将5mL的钛酸丁酯溶于10mL的无水乙醇中，并加入1mL的乙酰丙酮，搅拌均匀，得到钛酸丁酯的醇溶液。
5.根据权利要求4所述的一种铁铝镁氧化物合成材料制品，其特征在于，步骤(6)所述干燥处理的方式为先于室温～80℃的条件下干燥24-48小时，再于80～120℃的条件下干燥24-48小时，最后于200℃的条件下干燥24小时；所述烧制条件为于温度为1600-1650℃的条件下烧制3～6h。
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