[发明专利]一种微波加热制备镁橄榄石型耐火材料的方法

说明书

本发明涉及一种微波加热制备镁橄榄石型耐火材料的方法，将镍铁渣、镁砂粉、结合剂，混合均匀，压制成型获得坯体，坯体经干燥处理后置于微波反应器内，在1250～1340℃下保温焙烧10～60min，获得镁橄榄石型耐火材料，并根据配方组合，调控微波加热过程的梯度升温程序，来优化烧结过程镍铁渣的物相转变及耐火材料的晶粒生长过程，再结合镍铁渣与镁砂粉的粒度配比，精准控制镁橄榄石型耐火材料的孔隙率，以最终获得高耐压强度及抗热震性能优异的镁橄榄石型耐火材料，本发明具有烧结速度快、能耗低、生产效率高、资源利用率高、环境友好、材料性能优异等诸多优点，具有良好的产业应用前景。

技术领域

本发明属于微波冶金及耐火材料领域，具体涉及一种微波加热制备镁橄榄石型耐火材料的方法。

背景技术

每生产1吨的镍会产生6～16吨镍渣，近年来，随着红土镍矿火法冶炼镍铁合金规模逐步扩大，我国镍铁冶炼渣的年产生量已达400万吨，且逐年增加。由于镍铁渣的主要成分为镁、硅，同时含有Fe、Mg、Ni以及少量重金属元素，成分复杂，具有典型的氧化物渣相结构，回收处理难度大，因此，目前镍渣的利用率仅约为10％，已逐步成为冶金废渣处理的一大难题。

目前，镍铁渣的处理方式主要以堆存和填埋为主，其资源化利用主要集中于将镍铁渣用于井下充填、建材原料、合成聚合物、制备耐火纤维、回收有价金属、制备隔热砖等方面。简单的堆存、填埋不仅占用了大量的土地资源，还带来了严重的环境污染，不利用镍铁冶炼的可持续发展。而镍铁渣中镁、硅含量高，钙含量低，活性低，导致其在井下充填、建材原料、合成聚合物等方面的应用受到很大限制，镍铁渣的使用量小，附加价值低。针对镍铁渣镁、硅含量高，以及物相组成主要为镁铁橄榄石的特点，学者开始研究利用其制备镁橄榄石耐火材料。专利CN201510619761.X公开了一种基于镍铁渣的镁橄榄石轻质隔热砖及其制备方法，镍铁渣、轻烧镁砂粉、碳酸镁细粉、硅微粉为原料，以二氧化钛微粉、氧化锆微粉和炭黑为添加剂，在500～700℃条件下保温4～8h，然后在1300～1550℃的条件下保温2～6h，制备得镁橄榄石轻质耐火材料。专利CN106810281A公开了一种利用镍铁渣制备得到的镁橄榄石耐火砖的制备方法，以镍铁渣、镁砂作为原料，外加水和结合剂，通过调控各组分的质量比，在1200～1350℃焙烧2～3.5h获得镁橄榄石耐火材料。这两种方法都较好地利用了镍铁渣的成分和物相特点，镍铁渣的配加量可达75％以上，镍铁渣的资源利用率高，然而，这两种工艺也存在能耗高、生产时间长等问题。

镁橄榄石型耐火材料具有强度高、熔点高、化学和矿物稳定性好、热导率低，且与大多数的碱性耐火材料具有良好的相容性等特点，广泛应用于冶金、热工以及铸造行业。研究将镍铁渣制备成质量合格的镁橄榄石型耐火材料，不仅可以降低耐火材料的生产成本，而且可以减小镍铁渣的大量堆存给环境带来的不利影响，具有良好的经济效益和社会效益。现有技术制备的镁橄榄石型耐火材料耐火度一般为1650～1700℃，耐压强度约为22.6～51MPa，显气孔率为17.2～22.1％，体积密度为2.43～2.67g/cm³，抗热震性为2～3次。由于采用现有技术制备的镁橄榄石型耐火材料的抗热震性能较差，在一定程度上限制了其应用范围。

发明内容

针对现有技术中镁橄榄石型耐火材料焙烧时间长、抗热震性能差的不足，本发明旨在提供一种可加快反应历程，大幅减短烧结时间的微波加热制备镁橄榄石型耐火材料的方法。所得镁橄榄石耐火材料与现有镁橄榄石耐火材料相比抗热震性能好、耐压强度高，体积密度大，气孔率低，具有很好的产业前景。

为实现上述目的，本发明一种微波加热制备镁橄榄石型耐火材料的方法，所采用的技术方案是：

将镍铁渣、镁砂粉、结合剂，混合均匀，压制成型获得密度为1.97～2.27g/cm³的坯体，坯体经干燥处理后置于微波反应器内，在1250～1340℃下保温焙烧

10～60min，即得镁橄榄石型耐火材料；

所述镍铁渣先破碎至粒度为-180目，取筛下物；