一种利用高含铁烧结镁砂生产低成本镁质预制件的方法
阅读说明：本技术 一种利用高含铁烧结镁砂生产低成本镁质预制件的方法 (Method for producing low-cost magnesium prefabricated part by using high-iron-content sintered magnesia ) 是由 虞畅 严培忠 张美杰 李国群 翁小燕 马安平 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种利用高含铁烧结镁砂生产低成本镁质预制件的方法,具体涉及镁质预制件技术领域,具体包括以下步骤：步骤一：制备废镁铁尖晶石颗粒,步骤二：磨细分级,步骤三：取镁砂、硅微粉、碳化硅、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和有机纤维备用,步骤四：水化烘干,步骤五：按重量百分比取料,步骤六：制取混合料,步骤七：制取浇筑料,步骤八：制取中间包预制件。本发明本发明通过将原有的镁质预制件的生产过程中需要用到的镁橄榄砂替换成废镁铁尖晶石颗粒,并将价格较高的纯镁或者95-96镁砂替换成92-93镁砂,大大降低了镁质预制件的生产成本,不会造成镁质预制件的开裂情况,比镁橄榄砂具有更好的耐用性,使镁质预制件的综合性能得到提高。(The invention discloses a method for producing a low-cost magnesium prefabricated part by using high-iron content sintered magnesia, and particularly relates to the technical field of magnesium prefabricated parts, which specifically comprises the following steps: the method comprises the following steps: preparing waste pleonaste particles, and the second step: grinding and grading, and step three: taking magnesia, silicon micropowder, silicon carbide, sodium tripolyphosphate, sodium hexametaphosphate and organic fiber for later use, and the fourth step is that: hydration and drying, and step five: taking materials according to weight percentage, and the sixth step: preparing a mixture, and the seventh step: preparing a pouring material, and the eighth step: and (5) preparing a tundish prefabricated member. According to the invention, the magnesium olive sand required in the production process of the original magnesium prefabricated member is replaced by the waste magnesium hercynite particles, and the pure magnesium with higher price or 95-96 magnesium sand with higher price is replaced by 92-93 magnesium sand, so that the production cost of the magnesium prefabricated member is greatly reduced, the cracking condition of the magnesium prefabricated member cannot be caused, the magnesium prefabricated member has better durability than the magnesium olive sand, and the comprehensive performance of the magnesium prefabricated member is improved.)
技术领域
本发明属于镁制预制件技术领域，尤其涉及一种利用高含铁烧结镁砂生产低成本镁质预制件的方法。
背景技术
为了提高纤维制品的耐热性，同时又要实现筑炉施工预制件装配简化，以提高安装效率，人们将纤维加工成一定标准形状的制品以适应炉子形状的要求，这种工艺被称为预制件法。代表性的制品有折叠块、毡单元等。随着钢铁冶炼技术的不断提升，对耐火材料使用性能的要求逐渐苛刻，但同时耐火材料生产企业面临的另一重要问题是原材料价格的不断攀长，镁质耐火材料是以菱镁矿、海水镁砂和白云石等作为原料，以方镁石为主晶相、氧化镁含量在80%以上的耐火材料。属于碱性耐火材料。经常会使用纯镁质或者95-96镁砂来制取镁质预制件。
目前市场上的镁质预制件都是使用价格较高的95-96镁砂来制取，而95-96镁砂的市场价格都比较高，同时没有不易水化的低档次镁砂来代替95、96镁砂生产镁质预制件，导致在制取镁质预制件时成本较高，从而使镁质预制件无法大规模进行使用。
发明内容
本发明提供一种利用高含铁烧结镁砂生产低成本镁质预制件的方法，旨在解决上述存在的目前市场上的镁质预制件都是使用价格较高的95-96镁砂来制取，而95-96镁砂的市场价格都比较高，同时没有不易水化的低档次镁砂来代替95、96镁砂生产镁质预制件，导致在制取镁质预制件时成本较高，从而使镁质预制件无法大规模进行使用问题。
本发明是这样实现的，本发明提供如下技术方案：一种利用高含铁烧结镁砂生产低成本镁质预制件的方法，具体包括以下步骤：
步骤一：制备废镁铁尖晶石颗粒，准备合格的废旧镁铁晶石砖，对废旧镁铁晶石砖进行喷水，保证废旧镁铁晶石砖在破碎之前保持水浴状态，将废旧镁铁晶石砖破碎成废镁铁尖晶石颗粒，得到废镁铁尖晶石颗粒；
步骤二：将废镁铁尖晶石颗粒磨细分级，分级成10-5mm、5-3mm、3-1mm和1-0mm四种不同粒度的废镁铁尖晶石颗粒原料，备用；
步骤三：取镁砂、硅微粉、碳化硅、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和有机纤维备用；将镁砂磨细成粒度180-200目的92-93镁砂颗粒，备用；
步骤四：将废镁铁尖晶石颗粒原料进行水化处理：将废镁铁尖晶石颗粒原料浸泡在水中20-24h，再提出废镁铁尖晶石颗粒原料进行烘干，以此为一个循环，在进行2-4次循环后进入下一程序；
步骤五：按重量百分比取10-5mm的废镁铁尖晶石20~35%、5-3mm的废镁铁尖晶石20~35%、3-1mm的废镁铁尖晶石颗粒原料10~15%、1-0mm的废镁铁尖晶石颗粒原料10~15%、200目的镁砂颗粒10~20%、碳化硅2~4%、硅微粉3~6%、三聚磷酸钠0.2~0.6%、六偏磷酸钠0.1~0.2%和有机纤维0.1~0.15%备用；
步骤六：制取混合料，将镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉加入搅拌机中进行搅拌，得到镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉混合物，再取步骤四中废镁铁尖晶石颗粒原料加入搅拌机中的混合物，随后向搅拌机中加入碳化硅和有机纤维，得到混合料
步骤七：制取浇筑料，向搅拌机中加入步骤六中的混合料和重量比为1~3%的水，通过搅拌2~4min，以此为一个循环，在进行3-5次循环后，得到浇筑料；
步骤八：制取中间包预制件，将步骤七中的浇筑料倒入中间包预制件模具中，再将浇筑料压实通过湿养护、干养护和热处理后得到中间预制件。
在一个优选地实施方式中，所述步骤二中废镁铁尖晶石颗粒原料废旧镁铁晶石石砖，所述10-5mm和5-3mm的废镁铁尖晶石颗粒原料重量百分比分别为15~25%、20~30%。
在一个优选地实施方式中，所述步骤三中的镁砂颗粒为烧结镁砂，所述镁砂的MgO含量≥35%，Fe2O3含量≤25%。
在一个优选地实施方式中，所述步骤三中硅微粉为SiO2含量≥94%的硅微粉，所述有机纤维长度为2~5mm，熔点为15-175°C。
在一个优选地实施方式中，所述步骤四中废镁铁烘干方式为，将废镁铁放入保温空间中，通过向保温空间通入热风进行烘干。
在一个优选地实施方式中，所述步骤六中碳化硅和有机纤维的具体添加方式为，先将碳化硅和有机纤维按照重量比例均匀加入搅拌机中，并且一边添加一边搅拌，使形成的混合料更为均匀。
在一个优选地实施方式中，所述步骤八中进行热处理时温度控制为为200-300°C，时间为20-24h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过将原有的镁质预制件的生产过程中需要用到的镁橄榄砂替换成废镁铁尖晶石颗粒，并将价格较高的纯镁或者95-96镁砂替换成92-93镁砂，大大降低了镁质预制件的生产成本，并且在降低原料成本的同时镁质预制件的抗折轻度和耐压强度仅仅会适当降低，不会造成镁质预制件的开裂情况，使用全镁质或者95-96镁质进行镁质预制件的生产时，引入不易水化的92-93镁砂和部分废镁铁尖晶石颗粒，能达到达到比镁橄榄砂更好的效果，同时废镁铁尖晶体和92-93镁质价格相对较低，比镁橄榄砂具有更好的耐用性，使镁质预制件的综合性能得到提高；
2、通过制取混合料，将镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉加入搅拌机中进行搅拌，得到镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉混合物，再通过搅拌添加废镁铁尖晶石颗粒原料，随后向搅拌机中加入碳化硅和有机纤维，将原料分开逐次放入搅拌机中进行搅拌，提高原料的混合程度，大大提高了整体镁质预制件的稳定性，并且能够保证预制件的强度，防止预制件开裂。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种利用高含铁烧结镁砂生产低成本镁质预制件的方法，具体包括以下步骤：
步骤一：制备废镁铁尖晶石颗粒，准备合格的废旧镁铁晶石砖，对废旧镁铁晶石砖进行喷水，保证废旧镁铁晶石砖在破碎之前保持水浴状态，将废旧镁铁晶石砖破碎成废镁铁尖晶石颗粒，得到废镁铁尖晶石颗粒；
步骤二：将废镁铁尖晶石颗粒磨细分级，分级成10-5mm、5-3mm、3-1mm和1-0mm四种不同粒度的废镁铁尖晶石颗粒原料，备用；
步骤三：取镁砂、硅微粉、碳化硅、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和有机纤维备用；将镁砂磨细成粒度180目的92镁砂颗粒，备用；
步骤四：将废镁铁尖晶石颗粒原料进行水化处理：将废镁铁尖晶石颗粒原料浸泡在水中20h，再提出废镁铁尖晶石颗粒原料进行烘干，以此为一个循环，在进行2次循环后进入下一程序；
步骤五：按重量百分比取10-5mm的废镁铁尖晶石20%、5-3mm的废镁铁尖晶石25%、3-1mm的废镁铁尖晶石颗粒原料10%、1-0mm的废镁铁尖晶石颗粒原料10%、200目的镁砂颗粒10%、碳化硅2%、硅微粉3%、三聚磷酸钠0.2%、六偏磷酸钠0.1%和有机纤维0.1%备用；
步骤六：制取混合料，将镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉加入搅拌机中进行搅拌，得到镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉混合物，再取步骤四中废镁铁尖晶石颗粒原料加入搅拌机中的混合物，随后向搅拌机中加入碳化硅和有机纤维，得到混合料
步骤七：制取浇筑料，向搅拌机中加入步骤六中的混合料和重量比为1~3%的水，通过搅拌2min，以此为一个循环，在进行3次循环后，得到浇筑料；
步骤八：制取中间包预制件，将步骤七中的浇筑料倒入中间包预制件模具中，再将浇筑料压实通过湿养护、干养护和热处理后得到中间预制件。
实施例2：
一种利用高含铁烧结镁砂生产低成本镁质预制件的方法，具体包括以下步骤：
步骤一：制备废镁铁尖晶石颗粒，准备合格的废旧镁铁晶石砖，对废旧镁铁晶石砖进行喷水，保证废旧镁铁晶石砖在破碎之前保持水浴状态，将废旧镁铁晶石砖破碎成废镁铁尖晶石颗粒，得到废镁铁尖晶石颗粒；
步骤二：将废镁铁尖晶石颗粒磨细分级，分级成10-5mm、5-3mm、3-1mm和1-0mm四种不同粒度的废镁铁尖晶石颗粒原料，备用；
步骤三：取镁砂、硅微粉、碳化硅、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和有机纤维备用；将镁砂磨细成粒度190目的92镁砂颗粒，备用；
步骤四：将废镁铁尖晶石颗粒原料进行水化处理：将废镁铁尖晶石颗粒原料浸泡在水中21h，再提出废镁铁尖晶石颗粒原料进行烘干，以此为一个循环，在进行3次循环后进入下一程序；
步骤五：按重量百分比取10-5mm的废镁铁尖晶石25%、5-3mm的废镁铁尖晶石20%、3-1mm的废镁铁尖晶石颗粒原料12%、1-0mm的废镁铁尖晶石颗粒原料13%、200目的镁砂颗粒12%、碳化硅3%、硅微粉4%、三聚磷酸钠0.25%、六偏磷酸钠0.15%和有机纤维0.12%备用；
步骤六：制取混合料，将镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉加入搅拌机中进行搅拌，得到镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉混合物，再取步骤四中废镁铁尖晶石颗粒原料加入搅拌机中的混合物，随后向搅拌机中加入碳化硅和有机纤维，得到混合料
步骤七：制取浇筑料，向搅拌机中加入步骤六中的混合料和重量比为1~3%的水，通过搅拌3min，以此为一个循环，在进行4次循环后，得到浇筑料；
步骤八：制取中间包预制件，将步骤七中的浇筑料倒入中间包预制件模具中，再将浇筑料压实通过湿养护、干养护和热处理后得到中间预制件。
实施例3：
一种利用高含铁烧结镁砂生产低成本镁质预制件的方法，具体包括以下步骤：
步骤一：制备废镁铁尖晶石颗粒，准备合格的废旧镁铁晶石砖，对废旧镁铁晶石砖进行喷水，保证废旧镁铁晶石砖在破碎之前保持水浴状态，将废旧镁铁晶石砖破碎成废镁铁尖晶石颗粒，得到废镁铁尖晶石颗粒；
步骤二：将废镁铁尖晶石颗粒磨细分级，分级成10-5mm、5-3mm、3-1mm和1-0mm四种不同粒度的废镁铁尖晶石颗粒原料，备用；
步骤三：取镁砂、硅微粉、碳化硅、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和有机纤维备用；将镁砂磨细成粒度195目的93镁砂颗粒，备用；
步骤四：将废镁铁尖晶石颗粒原料进行水化处理：将废镁铁尖晶石颗粒原料浸泡在水中22h，再提出废镁铁尖晶石颗粒原料进行烘干，以此为一个循环，在进行4次循环后进入下一程序；
步骤五：按重量百分比取10-5mm的废镁铁尖晶石30%、5-3mm的废镁铁尖晶石30%、3-1mm的废镁铁尖晶石颗粒原料15%、1-0mm的废镁铁尖晶石颗粒原料15%、200目的镁砂颗粒18%、碳化硅4%、硅微粉5%、三聚磷酸钠0.5%、六偏磷酸钠0.2%和有机纤维0.15%备用；
步骤六：制取混合料，将镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉加入搅拌机中进行搅拌，得到镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉混合物，再取步骤四中废镁铁尖晶石颗粒原料加入搅拌机中的混合物，随后向搅拌机中加入碳化硅和有机纤维，得到混合料
步骤七：制取浇筑料，向搅拌机中加入步骤六中的混合料和重量比为1~3%的水，通过搅拌4min，以此为一个循环，在进行5次循环后，得到浇筑料；
步骤八：制取中间包预制件，将步骤七中的浇筑料倒入中间包预制件模具中，再将浇筑料压实通过湿养护、干养护和热处理后得到中间预制件。
实施例4：
一种利用高含铁烧结镁砂生产低成本镁质预制件的方法，具体包括以下步骤：
步骤一：制备废镁铁尖晶石颗粒，准备合格的废旧镁铁晶石砖，对废旧镁铁晶石砖进行喷水，保证废旧镁铁晶石砖在破碎之前保持水浴状态，将废旧镁铁晶石砖破碎成废镁铁尖晶石颗粒，得到废镁铁尖晶石颗粒；
步骤二：将废镁铁尖晶石颗粒磨细分级，分级成10-5mm、5-3mm、3-1mm和1-0mm四种不同粒度的废镁铁尖晶石颗粒原料，备用；
步骤三：取镁砂、硅微粉、碳化硅、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和有机纤维备用；将镁砂磨细成粒度200目的93镁砂颗粒，备用；
步骤四：将废镁铁尖晶石颗粒原料进行水化处理：将废镁铁尖晶石颗粒原料浸泡在水中24h，再提出废镁铁尖晶石颗粒原料进行烘干，以此为一个循环，在进行4次循环后进入下一程序；
步骤五：按重量百分比取10-5mm的废镁铁尖晶石35%、5-3mm的废镁铁尖晶石35%、3-1mm的废镁铁尖晶石颗粒原料15%、1-0mm的废镁铁尖晶石颗粒原料15%、200目的镁砂颗粒20%、碳化硅4%、硅微粉6%、三聚磷酸钠0.6%、六偏磷酸钠0.2%和有机纤维0.15%备用；
步骤六：制取混合料，将镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉加入搅拌机中进行搅拌，得到镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉混合物，再取步骤四中废镁铁尖晶石颗粒原料加入搅拌机中的混合物，随后向搅拌机中加入碳化硅和有机纤维，得到混合料
步骤七：制取浇筑料，向搅拌机中加入步骤六中的混合料和重量比为1~3%的水，通过搅拌4min，以此为一个循环，在进行5次循环后，得到浇筑料；
步骤八：制取中间包预制件，将步骤七中的浇筑料倒入中间包预制件模具中，再将浇筑料压实通过湿养护、干养护和热处理后得到中间预制件。
实施例5：
一种利用高含铁烧结镁砂生产低成本镁质预制件的方法，具体包括以下步骤：
步骤一：制备废镁铁尖晶石颗粒，准备合格的废旧镁铁晶石砖，对废旧镁铁晶石砖进行喷水，保证废旧镁铁晶石砖在破碎之前保持水浴状态，将废旧镁铁晶石砖破碎成废镁铁尖晶石颗粒，得到废镁铁尖晶石颗粒；
步骤二：将废镁铁尖晶石颗粒磨细分级，分级成10-5mm、5-3mm、3-1mm和1-0mm四种不同粒度的废镁铁尖晶石颗粒原料，备用；
步骤三：取镁砂、硅微粉、碳化硅、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和有机纤维备用；将镁砂磨细成粒度195目的93镁砂颗粒，备用；
步骤四：将废镁铁尖晶石颗粒原料进行水化处理：将废镁铁尖晶石颗粒原料浸泡在水中24h，再提出废镁铁尖晶石颗粒原料进行烘干，以此为一个循环，在进行2次循环后进入下一程序；
步骤五：按重量百分比取10-5mm的废镁铁尖晶石20%、5-3mm的废镁铁尖晶石35%、3-1mm的废镁铁尖晶石颗粒原料15%、1-0mm的废镁铁尖晶石颗粒原料10%、200目的镁砂颗粒15%、碳化硅3.5%、硅微粉3%、三聚磷酸钠0.4%、六偏磷酸钠0.2%和有机纤维0.1%备用；
步骤六：制取混合料，将镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉加入搅拌机中进行搅拌，得到镁砂颗粒、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和硅微粉混合物，再取步骤四中废镁铁尖晶石颗粒原料加入搅拌机中的混合物，随后向搅拌机中加入碳化硅和有机纤维，得到混合料
步骤七：制取浇筑料，向搅拌机中加入步骤六中的混合料和重量比为1~3%的水，通过搅拌4min，以此为一个循环，在进行4次循环后，得到浇筑料；
步骤八：制取中间包预制件，将步骤七中的浇筑料倒入中间包预制件模具中，再将浇筑料压实通过湿养护、干养护和热处理后得到中间预制件。
分别取上述实施例1-5所制备得到的高含铁烧结镁砂生产低成本镁质预制件进行测试，具体得到以下数据：
抗折强度（Mpa）
耐压强度（Mpa）
开裂情况
实施例1
12
72.8
无
实施例2
12
72.2
无
实施例3
10.2
70.2
无
实施例4
9.0
68.5
无
实施例5
9.7
69.8
无
由上表可知，实施例3中原料配合比例适中，废镁铁尖晶石砖生产使用的镁砂品位较高，致密度程度也较高，废镁铁尖晶石砖氧化镁含量，发现引入废镁铁尖晶石砖颗粒的镁质挡墙成型及高温热处理后均未出现裂缝，提高烧结镁砂颗粒的镁质的重量占比，会导致预制件抗折强度和耐压轻度均会适当降低，但处于比较安全的数据范围内。其性能指标随废镁铁尖晶石砖颗粒的含量增多接近线性变化。通常二氧化硅微粉结合的镁质预制件抗折强度在12MPa左右，密度较高、CaO含量低、铁，硅含量相对高的92、93镁砂，这种镁砂可以避开90烧结镁砂易水化开裂问题，用在镁质预制件中较合适，价格较低，比镁橄榄砂具有更好的耐用性，通过使用92、93镁砂可以大大降低镁质预制件的制造成本，同时保证了镁质预制件的强度。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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