轻质镁橄榄石的合成及其在镁硅轻质浇注料中的应用研究

摘要

我国MgO、SiO2质原料资源丰富，价廉物美，用之以开发镁橄榄石质轻质合成原料并用以制备轻质化的 MgO-SiO2质浇注料，可满足特定的用途。较致密碱性浇注料而言，可减少蓄热和散热以及提高热震稳定性；较同用途铝硅质材料而言，使用温度可更高，作为背衬使用时与碱性工作衬相容性更好。
　　本研究以含MgO≥46％的菱镁矿细粉、含SiO2≥98%的硅石粉和含MgO≥90%的轻烧氧化镁粉为起始物料，经合理配料，采用半干法成型，烧制出体积密度分别为1.4g/cm3和1.8g/cm3轻质镁橄榄石合成料，分析了成型压力、轻烧氧化镁配入量和煅烧温度对合成料的镁橄榄石转化率、体积密度及耐压强度的影响。分别以批量制备的体积密度为1.4g/cm3和1.8g/cm3的轻质镁橄榄石为骨料，在MgO-SiO2-H2O结合的氧化镁基浇注料中替代镁砂骨料，两个系列的替代量分别为10%、20%、30%和40%以及15%、30%和45%。考察了这两种轻质骨料加入量对浇注料各性能的影响。以引入40%的体密1.4g/cm3轻质镁橄榄石的配方为基准，比较了二氧化硅微粉加入量分别为3%、5%和7%时常温强度及加热永久线变化率等，确定合适的二氧化硅微粉加入量为3%。针对引入合成镁橄榄石骨料后，部分配方的浇注料在超过1300℃受热后线收缩率较大的问题，在两个系列含30%该合成轻质镁橄榄石的浇注料中，分别引入8%、16%和24%的白刚玉粉和同比例的特级铝矾土熟料粉，探讨了原位尖晶石的形成对加热收缩的补偿以克服收缩过大的不足。对相关的显微结构借助SEM进行了分析。对于轻质镁橄榄石的合成，加大成型压力对提高镁橄榄石相转化率及料的强度有利；增加轻烧氧化镁配入量、提高煅烧温度可提高合成料的体积密度和强度。在致密镁质浇注料中，通过引入合成的轻质镁橄榄石骨料制备轻质或半轻质的镁硅质浇注料是可行的。本工作中较合适的二氧化硅微粉加入量为3%。在分别引入体密为1.4g/cm3和1.8g/cm3的镁橄榄石合成料的实验中发现，随其引入量的增加，各温度受热后浇注料的体密逐渐降低，实现了重质材料的轻质化。添加白刚玉或高铝矾土熟料细粉均可有效改善含轻质橄榄石骨料的镁硅浇注料的高温体积稳定性，且随着二者加入量的提高，由生成原位尖晶石伴随的体积膨胀效应增加，浇注料高温受热后由收缩转为膨胀。

目录

第1章 绪论

1.1轻质隔热耐火材料

1.2碱性耐火材料

1.3镁橄榄石

1.4研究目的及意义

第2章 实验过程与方法

2.1 原料的选择

2.2实验设备

2.3试样的制备

2.4检测方法

第3章 镁橄榄石轻质料的合成

3.1成型压力对合成镁橄榄石料性能的影响

3.2轻烧氧化镁的加入量和加热温度对合成料物相组成和性能的影响

3.3小结

第4章 添加1.4g/cm3合成镁橄榄石骨料的轻质碱性浇注料的研制及性能

4.1轻质镁橄榄石加入量对轻质浇注料性能的影响

4.2二氧化硅微粉加入量对轻质碱性浇注料性能的影响

4.3引入刚玉和矾土细粉对轻质碱性浇注料性能的影响

4.4小结

第5章 添加1.8g/cm3合成镁橄榄石骨料的半轻质碱性浇注料的研制及性能

5.1 半轻质碱性浇注料的研制

5.2添加白刚玉和铝矾土细粉对半轻质碱性浇注料性能的影响

5.3小结

第6章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果