[发明专利]一种镁铁铝尖晶石耐火材料

说明书

本发明涉及一种镁铁铝尖晶石耐火材料，属于耐火材料技术领域。该耐火材料主要由骨料和粉料制成；所述骨料包括镁砂骨料和铁铝尖晶石骨料；所述粉料包括镁砂粉料和铁铝尖晶石预处理料；铁铝尖晶石预处理料采用包括以下步骤的方法制得：将铁铝尖晶石粉料在氧化气氛中进行氧化处理。本发明的耐火材料采用经氧化处理的铁铝尖晶石预处理料，能够减小耐火材料高温服役过程中Fe²⁺逐步氧化带来的体积膨胀；并且高温服役过程中，镁砂粉料能够参与反应生成形成Mg(FeAl)₂O₄富集在铁铝尖晶石骨料周围，进而阻止铁铝尖晶石颗粒中的Fe²⁺进一步氧化，进一步减小镁铁铝尖晶石耐火材料的体积膨胀、提高其高温稳定性。

技术领域

本发明涉及一种镁铁铝尖晶石耐火材料，属于耐火材料技术领域。

背景技术

镁质耐火材料在第二代新型干法水泥回转窑中被广泛使用，尤其是镁铁铝尖晶石砖具有良好的高温性能和挂窑皮性能，替代镁铬砖在烧成带的应用标志着水泥窑用耐火材料全面实现了无铬化。然而，镁质耐火材料体积密度大，导热系数高，传统的VDZ镁铁铝尖晶石耐火砖砌筑后烧成带筒体的表面温度达到300～380℃，较多的热量通过耐火材料窑衬而散失，不利于节能降耗，与此同时，筒体温度过高易造成回转窑筒体的变形。因此，节能型窑衬的研发与应用近年来发展迅速。

当前节能型窑衬逐步被应用到水泥回转窑中，其原理是将具有低导热的保温材料和超低导热的绝热材料作为保温层应用到窑衬中，而工作面仍然选用耐火砖。复合方式大致分为两种，一种是采用物化作用将耐火材料工作层与保温材料粘结烧制一体而成(例如文献号为CN105036778B的中国发明专利中公开的低导热无铬复合砖)，与传统的耐火砖相比能够降低筒体表面温度50～80℃，但由于保温材料强度较低，高温下容易造成失效；另一种是将耐火材料工作层、功能托板和保温材料通过集成结构复合成模块节能窑衬(例如文献号为CN208313009U的中国实用新型专利公开的回转窑轻量节能模块)，使保温材料在服役过程中得到了有效保护，不承受应力作用，与传统的耐火砖相比能够降低筒体表面温度90～120℃，节能效果显著，但由于工作层耐火砖砖型从传统VDZ楔形砖变为弧形砖，砖缝大幅度减少，而镁铁铝尖晶石砖的线膨胀较大，易造成砖因热膨胀而产生的挤压应力过大而被损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种低膨胀的镁铁铝尖晶石耐火材料。

为了实现以上目的，本发明的镁铁铝尖晶石耐火材料所采用的技术方案为：

一种镁铁铝尖晶石耐火材料，主要由骨料和粉料制成；所述骨料包括镁砂骨料和铁铝尖晶石骨料；所述粉料包括镁砂粉料和铁铝尖晶石预处理料；所述铁铝尖晶石预处理料采用包括以下步骤的方法制得：将铁铝尖晶石粉料在氧化气氛中进行氧化处理。

本发明的镁铁铝尖晶石耐火材料，采用经氧化处理的铁铝尖晶石预处理料，可以避免镁铁铝尖晶石耐火材料在高温服役过程中，铁铝尖晶石中的Fe²⁺被氧化Fe₂O₃并生成Al₂O₃的过程伴随较大体积膨胀使镁铁铝尖晶石砖产生较大的体积变化和相互挤压进而造成的结构损伤，极大延长了镁铁铝耐火材料的使用寿命；并且高温服役过程中，若铁铝尖晶石颗粒边界少量的Fe²⁺氧化析出，将会增加边界处的Fe含量，进而促进Fe²⁺与镁砂粉料反应生成形成Mg(FeAl)₂O₄富集在铁铝尖晶石颗粒周围，进而阻止铁铝尖晶石颗粒中的Fe²⁺进一步氧化，进一步减小镁铁铝尖晶石耐火材料的体积膨胀、提高其高温稳定性。此外，铁铝尖晶石粉料的氧化处理工艺简单易行，与另加入Fe₂O₃粉相比与具有更好的均匀性、连续性以及和其他组分的相容性。

本发明的镁铁铝尖晶石耐火材料不仅具有良好的挂窑皮和抗侵蚀性能，而且具有低膨胀和高温稳定性等特点，适用于节能型窑衬使用带来的新工况，有助于水泥行业节能降耗和绿色发展。