一种烧成镁砖用镁基粘结剂及制备方法
技术领域
本发明涉及无机化工技术领域，具体涉及一种烧成镁砖用镁基粘结剂及制备方法。
背景技术
镁质耐火材料广泛应用在冶金、建材、玻璃等高温工业，尤其是烧成镁砖以其良好的耐高温性和烧结强度应用在炼钢转炉永久层、中间包永久层、回转窑烧成带、玻璃窑蓄热室等高温区域，表现出良好的使用寿命和安全性。
通常情况下，烧成镁砖必然要经历烧结工序才能得到烧结强度，进入烧成窑前需要使用暂时结合剂如纸浆废液将镁砂颗粒及细粉粘结在一起，进而使砖坯达到搬运强度和装窑强度。一般情况下，纸浆废液等有机结合剂常温条件下具有良好的粘结性，经高温煅烧后挥发燃烧，不会在砖坯中引入杂质。
然而有机结合剂也有其弊端，如有机物不宜保存，长时间存放容易造成变质；有机结合剂常温使用过程中一般会散出异味，影响现场工人的工作环境，对工人身体造成伤害；有机结合剂在挥发燃烧后在砖坯内部会残留过量气孔，影响制品烧结致密性，降低烧成镁砖的耐高温性和抗侵蚀性。因此，研发和应用一种具有良好耐久性、环保型，不影响烧成镁砖烧结致密性的无机结合剂已经成为行业内一个热点工作，故本发明提供一种烧成镁砖用镁基粘结剂以解决上述问题，同时提升镁砖机械强度以及高温性能。
发明内容
本发明提供了一种烧成镁砖用镁基粘结剂及制备方法，其特征在于，以氢氧化镁、氯化镁、硫酸镁、磷酸镁、柠檬酸镁、硬脂酸镁及羧甲基纤维素为原料，经破碎、预混、球磨制备一种烧成镁砖用镁基粘结剂。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种烧成镁砖用镁基粘结剂及制备方法，其具体工艺步骤如下：
步骤一，以重量份计，称取30-50份氢氧化镁、10-20份氯化镁、15-25份硫酸镁、5-10份磷酸镁、5-10份柠檬酸镁、1-5份硬脂酸镁和1-2份羧甲基纤维素一同置于破碎机中，破碎成粒径100-200目的微粉，得混合物料微粉；
步骤二，将上述混合物料微粉置于碾子中预混10-20min，得预混物料；
步骤三，将预混物料放入球磨机中，球磨1-5h，至粒度≤325目，即得到一种烧成镁砖用镁基粘结剂。
所述步骤一中的氢氧化镁、氯化镁、硫酸镁、磷酸镁、柠檬酸镁、硬脂酸镁、羧甲基纤维素均为纯度≥95%的分析纯试剂。
所述步骤一中的破碎机为颚式破碎机或对辊破碎机的任一种。
所述步骤二中的碾子为磨锰湿碾机或磨锑湿碾机。
所述步骤三中所得的烧成镁砖用镁基粘结剂应密封保存。
本发明中，氢氧化镁、氯化镁、硫酸镁、磷酸镁、柠檬酸镁、硬脂酸镁及羧甲基纤维素按本发明方法配制可生成5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O，俗称518相，是氯氧镁水泥的主要成分之一，具有水泥一样的胶凝特性，在耐火材料中替代传统有机物结合剂在制品中的粘结作用，同时提高镁质砖中的镁含量，进一步提升镁质砖的常温机械性能以及高温机械性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中以氢氧化镁、氯化镁、硫酸镁、磷酸镁及柠檬酸镁、硬脂酸镁及羧甲基纤维素为原料，按照一定比例充分混合得到一种烧成镁砖用镁基粘结剂，镁基粘结剂以外加结合剂的形式加入镁砖中，镁基粘结剂中的氢氧化镁在烧结过程中生成高活性氧化镁，促进烧结，降低烧结温度，该烧结镁砖粘结剂由镁的化合物构成，故提高了镁砖中MgO的质量分数，提高了耐火度、荷重软化温度。同时由于无机结合剂不同于有机结合剂的熔点低、易挥发的特点，使用镁基粘结剂可以提高镁砖的致密度。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的制备方法做进一步说明：
实施例1：
将4.0kg氢氧化镁、1.8kg氯化镁、2.2kg硫酸镁、0.8kg磷酸镁、0.8kg柠檬酸镁、0.2kg硬脂酸镁和0.2kg羧甲基纤维素一同置于颚式破碎机中，破碎成粒径200目的微粉，得混合物料微粉；将上述混合物料微粉置于磨锰湿碾机中预混20min，得预混物料；将预混物料放入球磨机中，球磨4h，至粒度≤325目，即得到一种烧成镁砖用镁基粘结剂。
实施例2：
将4.5kg氢氧化镁、1.9kg氯化镁、2.0kg硫酸镁、0.6kg磷酸镁、0.6kg柠檬酸镁、0.2kg硬脂酸镁和0.2kg羧甲基纤维素一同置于颚式破碎机中，破碎成粒径200目的微粉，得混合物料微粉；将上述混合物料微粉置于磨锰湿碾机中预混20min，得预混物料；将预混物料放入球磨机中，球磨4h，至粒度≤325目，即得到一种烧成镁砖用镁基粘结剂。
实施例3：
将5.0kg氢氧化镁、2.0kg氯化镁、1.5kg硫酸镁、0.5kg磷酸镁、0.5kg柠檬酸镁、0.3kg硬脂酸镁和0.2kg羧甲基纤维素一同置于颚式破碎机中，破碎成粒径200目的微粉，得混合物料微粉；将上述混合物料微粉置于磨锰湿碾机中预混20min，得预混物料；将预混物料放入球磨机中，球磨4h，至粒度≤325目，即得到一种烧成镁砖用镁基粘结剂。
用上述各实施例中烧成镁砖用镁基粘结剂分别制备镁质耐火砖步骤如下：1）将28kg粒度为5-3mm的烧结镁砂骨料、33kg粒度为3-1mm的烧结镁砂骨料和3kg本发明粘结剂共同混合30min；2）将36kg粒度为200目的烧结镁砂细粉加入步骤1）所得物料中，继续混合10-30min，得混合物料；3）将混合物料以50MPa压制成型后，于110℃干燥48h，得干燥的镁质耐火砖生坯；4）将干燥的镁质耐火砖生坯以5℃/min的升温速度至1550℃，保温3小时，随炉自然冷却后取出，即得到镁质耐火砖。
另取纸浆废液为粘合剂做为对比例，其制备过程如下：
将28kg粒度为5-3mm的烧结镁砂骨料、33kg粒度为3-1mm的烧结镁砂骨料和3kg纸浆废液共同混合30min；将36kg粒度为200目的烧结镁砂细粉加入上述物料中，继续混合20min，得混合物料；将混合物料以50MPa压制成型后，于110℃干燥48h，得干燥的镁质耐火砖生坯；将干燥的镁质耐火砖生坯以5℃/min的升温速度至1550℃，保温3小时，随炉自然冷却后取出，即得到镁质耐火砖。
将应用实施例1、实施例2、实施例3与对比例制备的镁质耐火砖，按GB/T 2997-2000 测试样的显气孔率、体积密度；按GB/T 3997.2-1998 测试样的常温耐压强度；按GB/T5989-2008 测试样的荷重软化温度。参数对比分析见表1，可以看出：使用相同原料的镁质耐火砖，加入镁基粘结剂比使用传统纸浆废液作为粘结剂的镁质耐火砖具有更好的韧性，能够承受较大的外力作用，受到碰撞时不易碎裂，使用镁基粘结剂的镁质耐火砖体积密度增大、气孔率降低，说明制品的致密度提高；与此同时，荷重软化温度升高，说明镁基粘结剂的加入提高了原料中MgO含量；镁基粘结剂大大提高了镁质耐火砖的适用范围，有利于镁质耐火砖的进一步推广。
表1镁质耐火砖的参数对比分析表
