利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910684926.X (22)申请日 2019.07.26 (71)申请人 贵州大学 地址 550025 贵州省贵阳市花溪区贵州大 学新校区化学与化工学院 (72)发明人 张煜林小化聂登攀曹建新 张鹏段江飞 (74)专利代理机构 北京联创佳为专利事务所 (普通合伙) 11362 代理人 韩炜 (51)Int.Cl. C04B 35/66(2006.01) C04B 35/622(2006.01) (54)发明名称 一种利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火 材料的制备方法 (5。

2、7)摘要 本发明公开了一种利用磷尾矿制备抗水化 型镁钙质耐火材料的制备方法。 按照下述步骤进 行制备； A、 将磷尾矿干燥， 破碎， 研磨， 过筛， 进行 预煅烧， 自然冷却到室温取出， 研磨， 过筛， 得预 煅烧磷尾矿； B、 将预煅烧磷尾矿、 纳米二氧化钛、 纳米二氧化锆和结合剂混合均匀， 经成型， 烘干， 煅烧， 得成品。 本发明具有获得了体积密度高， 常 温抗压强度好的抗水化型镁钙质耐火材料， 制备 工艺简单， 易操作， 主要以磷尾矿为主要原料， 解 决磷尾矿利用率低以及镁钙质耐火材料的易水 化问题。 权利要求书1页 说明书4页 CN 110372403 A 2019.10.25 CN。

3、 110372403 A 1.一种利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 其特征在于： 按照下述 步骤进行制备； A、 将磷尾矿干燥， 破碎， 研磨， 过筛， 进行预煅烧， 自然冷却到室温取出， 研磨， 过筛， 得 预煅烧磷尾矿； B、 将预煅烧磷尾矿、 纳米二氧化钛、 纳米二氧化锆和结合剂混合均匀， 经成型， 烘干， 煅 烧， 得成品。 2.根据权利要求1所述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 其特 征在于： 所述步骤A中， 是将磷尾矿在100-120下干燥22-26h后， 破碎， 研磨， 过100-200目 筛。 3.根据权利要求1所述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙。

4、质耐火材料的制备方法， 其特 征在于： 所述步骤A中， 进行预煅烧的升温速率为8-12/min， 升温至900-1000后， 保温 25-35min。 4.根据权利要求1所述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 其特 征在于： 所述步骤A中， 自然冷却到室温取出， 研磨， 过40-200目筛， 得预煅烧磷尾矿。 5.根据权利要求1所述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 其特 征在于： 所述步骤B中， 按重量份计， 将预煅烧磷尾矿100-120份、 纳米二氧化钛1-5份、 纳米 二氧化锆1-5份和结合剂7-10份混合均匀。 6.根据权利要求5所述的利用磷尾矿制备抗水。

5、化型镁钙质耐火材料的制备方法， 其特 征在于： 所述结合剂为卤水。 7.根据权利要求1所述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 其特 征在于： 所述步骤B中， 所述成型压力为90-110Mpa。 8.根据权利要求1所述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 其特 征在于： 所述步骤B中， 烘干的温度为100-120下， 烘干的时间为10-14h， 烘干后自然冷却 至室温。 9.根据权利要求1所述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 其特 征在于： 所述步骤B中， 煅烧的温度为1500-1600， 煅烧的时间为2h。 权利要求书 1/1 页 2 CN 11。

6、0372403 A 2 一种利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法 技术领域 0001 本发明属于磷化工技术领域， 具体涉及一种利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火 材料的制备方法。 背景技术 0002 磷尾矿是磷矿石提取磷精矿以后剩下的尾渣， 贵州作为磷化工大省， 每年产生的 磷尾矿数量庞大， 磷尾矿主要含有白云石矿和胶磷矿， 大量堆放的磷尾矿不仅是资源的浪 费， 还给周围环境带来了一定威胁， 因此， 磷尾矿的开发及利用迫在眉睫。 目前对磷尾矿的 研究主要集中在对磷尾矿的再浮选回收P2O5， 或作为添加剂生产建筑材料和有机磷肥， 存在 用量少、 回收率低下等问题， 大量的磷尾矿仍面临处理。

7、。 本发明利用磷尾矿制备镁钙质耐火 材料， 不仅可使磷尾矿得到有效利用， 减少磷尾矿的堆放， 降低磷尾矿对环境的污染， 还减 少天然白云石的开采破坏， 其微量的磷、 铁、 硅、 铝等杂质成分可作为镁钙质耐火材料配料 成分设计使用。 但镁钙质耐火材料的不足之处是材料中的CaO遇水易发生水化反应， 使镁钙 质耐火材料的使用寿命下降， 阻碍它的推广及应用。 发明内容 0003 本发明的目的在于， 提供一种利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方 法。 本发明具有获得了体积密度高， 常温抗压强度好的抗水化型镁钙质耐火材料， 制备工艺 简单， 易操作， 主要以磷尾矿为主要原料， 解决磷尾矿利用率低以。

8、及镁钙质耐火材料的易水 化问题。 0004 本发明的技术方案： 利用白云石质磷尾矿制备镁钙质耐火材料的制备方法， 按照 下述步骤进行制备； 0005 A、 将磷尾矿干燥， 破碎， 研磨， 过筛， 进行预煅烧， 自然冷却到室温取出， 研磨， 过 筛， 得预煅烧磷尾矿； 0006 B、 将预煅烧磷尾矿、 纳米二氧化钛、 纳米二氧化锆和结合剂混合均匀， 经成型， 烘 干， 煅烧， 得成品。 0007 前述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法中， 所述步骤A中， 是 将磷尾矿在100-120下干燥22-26h后， 破碎， 研磨， 过100-200目筛。 0008 前述的利用磷尾矿制备抗水化。

9、型镁钙质耐火材料的制备方法中， 所述步骤A中， 进 行预煅烧的升温速率为8-12/min， 升温至900-1000后， 保温25-35min。 0009 前述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法中， 所述步骤A中， 自 然冷却到室温取出， 研磨， 过40-200目筛， 得预煅烧磷尾矿。 0010 前述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法中， 所述步骤B中， 按 重量份计， 将预煅烧磷尾矿100-120份、 纳米二氧化钛1-5份、 纳米二氧化锆1-5份和结合剂 7-10份混合均匀。 0011 前述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法中， 所述结合剂为卤 说明书。

10、 1/4 页 3 CN 110372403 A 3 水。 0012 前述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法中， 所述步骤B中， 所 述成型压力为90-110Mpa。 0013 前述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法中， 所述步骤B中， 烘 干的温度为100-120下， 烘干的时间为10-14h， 烘干后自然冷却至室温。 0014 前述的利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法中， 所述步骤B中， 煅 烧的温度为1500-1600， 煅烧的时间为2h。 0015 与现有技术相比， 本发明具有以下有益效果： 0016 1、 本发明对磷尾矿处理的基础上， 通过加入纳。

11、米添加剂， 获得了体积密度高， 常温 抗压强度好的抗水化型镁钙质耐火材料， 制备工艺简单， 易操作。 本发明主要以磷尾矿为主 要原料， 解决磷尾矿利用率低以及镁钙质耐火材料的易水化问题。 0017 2、 加入纳米添加剂， 使镁钙质耐火材料更加致密， 降低了镁钙质耐火材料的水化 增重率， 提高了镁钙质耐火材料的抗水化性能， 增长了镁钙质耐火材料的使用寿命。 具体是 因为CaO和MgO同为NaCl型晶体结构， Ca2+离子和Mg2+离子位于O2-的八面体空隙中， 配位数均 为6； MgO的晶格常数为CaO的晶格常数为但CaO密度相对较小， 晶格结构比较 疏松， 遇水极易发生水化反应， 导致材料的破。

12、坏。 加入纳米TiO2和纳米ZrO2后， 在煅烧的过程 中形成CaZrO3和CaTiO3固溶体， 分布在CaO和MgO之间， 由于MgO比较稳定， 加入的纳米TiO2和 纳米ZrO2只与CaO发生反应， 因此， 生成的固溶体围绕在CaO周围， 在煅烧的过程中形成 “保 护膜” ， 阻碍了Ca2+的扩散， 使得Ca2+不易和水分子发生接触， 从而提高了镁钙质耐火材料的 抗水化性能。 0018 实验证明： 0019 本申请人对实施例1-6制备得到耐火材料分别进行性能检测， 性能检测包括水化 增重率、 体积密度和抗压强度。 0020 水化增重率： 是通过将耐火材料破碎， 过40目筛后， 称取10g-。

13、50g(m1)样品， 放入烧 杯中， 再将烧杯放置20、 90湿度的恒温恒湿箱中72h， 水化完成后将试样放入110的干 燥箱内， 烘干至恒重(m2)。 0021 试样的水化增重率为： 0022 0023 式中： 0024试样的水化增重率， 0025 m1： 试样水化前的质量， g 0026 m2： 试样水化后的质量， g 0027 实施例1-6制备得到耐火材料分别进行性能检测结果如下表所示： 0028 表1性能检测结果 0029 实施例水化增重率体积密度g/cm3抗压强度MPa 111.53.6972.4 210.43.5774.29 说明书 2/4 页 4 CN 110372403 A 4。

14、 39.63.8180.03 410.43.5473.08 511.23.6874.35 611.43.6472.62 0030 注： 申请人并对现有市场镁钙质耐火材料进行性能检测， 水化增重率为25、 体积 密度为3.21g/cm3， 抗压强度为54MPa。 0031 通过表1性能检测结果可以看出本发明制备得到耐火材料受煅烧温度和纳米添加 剂的加入量的影响较大， 较高煅烧温度下， 镁钙质耐火材料烧结得更加致密， 耐火材料的综 合性能较好； 随着纳米氧化添加剂加入量的增加， 镁钙质耐火材料的综合性能得到改善， 但 继续增大纳米添加剂的加入量， 镁钙质耐火材料的性能有所下降， 这是因为纳米效应使。

15、加 入的添加剂发生团聚， 从而导致镁钙质耐火材料性能下降。 本发明耐火材料的体积密度要 求大于3.0g/cm3， 抗压强度大于50MPa， 本发明利用磷尾矿制备的镁钙质耐火材料达到了耐 火材料的要求， 同时镁钙质耐火材料的性能得到改善， 水化增长率下降， 抗水化性能得到提 高。 解决了镁钙质耐火材料的现有水化难题。 0032 综上所述， 本发明具有获得了体积密度高， 常温抗压强度好的抗水化型镁钙质耐 火材料， 制备工艺简单， 易操作， 主要以磷尾矿为主要原料， 解决磷尾矿利用率低以及镁钙 质耐火材料的易水化问题。 0033 下面结合实施例对本发明作进一步的说明， 但并不作为对本发明限制的依据。。

16、 0034 实施例1。 一种利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 按照下述步 骤进行制备； 0035 A、 将磷尾矿在100下干燥22h后， 破碎， 研磨， 过100目筛， 进行预煅烧， 预煅烧的 升温速率为8/min， 升温至900后， 保温25min， 自然冷却到室温取出， 研磨， 过40目筛， 得 预煅烧磷尾矿； 0036 B、 将预煅烧磷尾矿100kg、 纳米二氧化钛1kg、 纳米二氧化锆1kg和结合剂7kg混合 均匀， 成型压力为90Mpa下成型， 载温度为100下， 烘干的时间为10h， 烘干后自然冷却至室 温， 煅烧， 煅烧的温度为1500， 煅烧的时间为2h得成品。。

17、 0037 实施例2。 一种利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 按照下述步 骤进行制备； 0038 A、 将磷尾矿在110下干燥23h后， 破碎， 研磨， 过150目筛， 进行预煅烧， 预煅烧的 升温速率为9/min， 升温至950后， 保温30min， 自然冷却到室温取出， 研磨， 过100目筛， 得预煅烧磷尾矿； 0039 B、 将预煅烧磷尾矿120kg、 纳米二氧化钛2kg、 纳米二氧化锆2kg和结合剂8kg混合 均匀， 成型压力为110Mpa下成型， 载温度为120下， 烘干的时间为11h， 烘干后自然冷却至 室温， 煅烧， 煅烧的温度为1550， 煅烧的时间为2h得成品。

18、。 0040 实施例3。 一种利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 按照下述步 骤进行制备； 0041 A、 将磷尾矿在110下干燥24h后， 破碎， 研磨， 过200目筛， 进行预煅烧， 预煅烧的 升温速率为10/min， 升温至1000后， 保温35min， 自然冷却到室温取出， 研磨， 过150目 筛， 得预煅烧磷尾矿； 说明书 3/4 页 5 CN 110372403 A 5 0042 B、 将预煅烧磷尾矿110kg、 纳米二氧化钛3kg、 纳米二氧化锆3kg和结合剂9kg混合 均匀， 成型压力为90Mpa下成型， 载温度为120下， 烘干的时间为13h， 烘干后自然冷却至。

19、室 温， 煅烧， 煅烧的温度为1600， 煅烧的时间为2h得成品。 0043 实施例4。 一种利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 按照下述步 骤进行制备； 0044 A、 将磷尾矿在120下干燥22h后， 破碎， 研磨， 过100目筛， 进行预煅烧， 预煅烧的 升温速率为11/min， 升温至900后， 保温35min， 自然冷却到室温取出， 研磨， 过200目筛， 得预煅烧磷尾矿； 0045 B、 将预煅烧磷尾矿120kg、 纳米二氧化钛4kg、 纳米二氧化锆4kg和结合剂10kg混合 均匀， 成型压力为110Mpa下成型， 载温度为100下， 烘干的时间为14h， 烘干后自然。

20、冷却至 室温， 煅烧， 煅烧的温度为1500， 煅烧的时间为2h得成品。 0046 实施例5。 一种利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 按照下述步 骤进行制备； 0047 A、 将磷尾矿在110下干燥24h后， 破碎， 研磨， 过100目筛， 进行预煅烧， 预煅烧的 升温速率为11/min， 升温至1000后， 保温30min， 自然冷却到室温取出， 研磨， 过100目 筛， 得预煅烧磷尾矿； 0048 B、 将预煅烧磷尾矿110kg、 纳米二氧化钛2kg、 纳米二氧化锆5kg和结合剂10kg混合 均匀， 成型压力为100Mpa下成型， 载温度为110下， 烘干的时间为12h， 。

21、烘干后自然冷却至 室温， 煅烧， 煅烧的温度为1500， 煅烧的时间为2h得成品。 0049 实施例6。 一种利用磷尾矿制备抗水化型镁钙质耐火材料的制备方法， 按照下述步 骤进行制备； 0050 A、 将磷尾矿在120下干燥26h后， 破碎， 研磨， 过200目筛， 进行预煅烧， 预煅烧的 升温速率为12/min， 升温至1000后， 保温35min， 自然冷却到室温取出， 研磨， 过200目 筛， 得预煅烧磷尾矿； 0051 B、 将预煅烧磷尾矿120kg、 纳米二氧化钛5kg、 纳米二氧化锆5kg和结合剂10kg混合 均匀， 成型压力为110Mpa下成型， 载温度为120下， 烘干的时间为14h， 烘干后自然冷却至 室温， 煅烧， 煅烧的温度为1600， 煅烧的时间为2h得成品。 说明书 4/4 页 6 CN 110372403 A 6 。