[发明专利]一种具有大晶粒低热导的烧结镁砂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有大晶粒低热导的烧结镁砂及其制备方法，涉及烧结镁砂及其制备技术领域。所述具有大晶粒低热导的烧结镁砂的平均晶粒尺寸为25～55μm，显气孔率为0.21％～0.58％，体积密度为3.43～3.65g/cm³，相对密度为94.97％～96.67％，常温抗折强度为184～258MPa，热导率为15.73～18.07W·m^‑1·K^‑1。与电熔镁砂相比，本发明所制备的烧结镁砂的致密度基本与之相近，同时除了制备过程更节能便捷外，热导率也更低，因此作为耐火材料实际使用时能耗损失也更低，有利于降低生产成本。

技术领域

本发明涉及烧结镁砂及其制备技术领域，特别是涉及一种具有大晶粒低热导的烧结镁砂及其制备方法。

背景技术

镁质耐火材料具有原料来源丰富、出色的高温性能和优良的抗渣性，因此被广泛应用于冶金、水泥和玻璃等领域。其中，镁砂是镁质耐火材料中最重要且最具代表性的原料之一。根据制备工艺的不同，镁砂又可被分为烧结镁砂(＞1600℃)和电熔镁砂(＞2800℃)。相比之下，电熔镁砂的致密度更高、晶粒尺寸更大、杂质含量也更少。相应的，烧结镁砂也有自身的优点，如制备过程的总能耗更低。因此，在提倡节能减排和“双碳”的大背景下，烧结镁砂逐渐引起更多的关注。

为了进一步提高烧结镁砂的综合性能，通常会引入烧结助剂(如SiO₂、Cr₂O₃、TiO₂)来提高它的致密度，或者通过引入调质剂(如La₂O₃、Y₂O₃、TiO₂)原位形成第二增强相改善它的抗热震性或高温机械性能。虽然此类的研究已经很多，也取得了不错的进展，但似乎关于烧结镁砂的晶粒尺寸及其对性能的影响一直被人们所忽视。事实上，电熔镁砂的优势除了高密度外，最重要的就是大晶粒尺寸在高温服役环境中所发挥的关键作用。此外，正如上述提到的，节能是也是高品质耐火材料未来发展的方向之一。因此，如果能在保证烧结镁砂致密度的基础上，通过简单的、低成本的方式提高它的平均晶粒尺寸，同时一定程度上降低它的热导率，将对镁砂以及高品质镁质耐火材料的可持续发展有着积极意义。

发明内容

基于上述内容，本发明提供一种具有大晶粒低热导的烧结镁砂及其制备方法，在保证烧结镁砂致密度的基础上，提高其平均晶粒尺寸和降低其热导率，以获得更出色的综合性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明技术方案之一，一种具有大晶粒低热导的烧结镁砂，所述具有大晶粒低热导的烧结镁砂的平均晶粒尺寸为25～55μm，显气孔率为0.21％～0.58％，体积密度为3.43～3.65g/cm³，相对密度为94.97％～96.67％，常温抗折强度为184～258MPa，热导率为15.73～18.07W·m^-1·K^-1。

进一步地，所述具有大晶粒低热导的烧结镁砂的体积密度为3.43～3.58g/cm³，常温抗折强度为207～241MPa。

本发明技术方案之二，上述具有大晶粒低热导的烧结镁砂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将菱镁矿破碎后进行煅烧处理，得到煅烧后的菱镁矿细粉；

步骤2，将所述煅烧后的菱镁矿细粉与添加剂混匀，得到混合料；

步骤3，向所述混合料中添加粘结剂，之后压制成生坯；

步骤4，将所述生坯进行高温处理，得到所述具有大晶粒低热导的烧结镁砂；

所述添加剂为含铝添加剂与含镧添加剂质量比1：1的混合物。