本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及新型多孔陶瓷或多孔耐火材料的制備方法，具體體涉及一種多孔方鎂石-鎂橄欖石復(fù)相材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

多孔陶瓷材料因具有隔熱、過(guò)濾、吸音等優(yōu)良的性能被廣泛的應(yīng)用于冶金、環(huán)保、化工等各個(gè)領(lǐng)域。方鎂石-鎂橄欖石復(fù)相材料有較高的使用溫度，優(yōu)良的隔熱效果，很好的抗熔融金屬的侵蝕作用是一種具有發(fā)展前景的多孔陶瓷材料。

近年來(lái)，制備多孔陶瓷材料的方法主要有燃盡物燒失法、發(fā)泡法、碳酸鹽原位分解法等。燃盡物燒失法制備多孔陶瓷材料增加了成型難度，同時(shí)增加了CO₂的排放，對(duì)環(huán)境造成危害。發(fā)泡法制備多孔陶瓷材料，工藝相對(duì)復(fù)雜，成品的性能不容易控制，制品的耐壓強(qiáng)度低。碳酸鹽原位分解法是利用碳酸鹽礦物受熱分解CO₂氣體的方法，在材料內(nèi)部形成氣孔，如：胡莉敏等人以菱鎂礦、粉石英、二氧化硅微粉為原料制備方鎂石-鎂橄欖石多孔材料（胡莉敏，李 楠.原位分解制備高強(qiáng)度輕質(zhì)鎂橄欖石材料[J]. 耐火材料. 2005,39 ( 4 ): 283～285），該方法所得到的一種高強(qiáng)度的多孔鎂橄欖石材料，但該方法制備過(guò)程有大量的氣體從材料內(nèi)部排出，不易控制氣體的排放路徑，所得到的材料穩(wěn)定性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種多孔方鎂石-鎂橄欖石復(fù)相材料及其制備方法。

本發(fā)明采用燒結(jié)原位成孔技術(shù)，目的是用該方法制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石復(fù)相材料具有耐壓強(qiáng)度高、體積密度低、使用溫度高的特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的可通過(guò)下述技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的多孔方鎂石-鎂橄欖石復(fù)相材料包括下述重量百分比的原料：48～85wt%的氧化鎂質(zhì)原料、15～52wt%的二氧化硅質(zhì)原料，以及上述原料質(zhì)量百分比之和3～12wt%的添加劑。

本發(fā)明中所述的氧化鎂質(zhì)原料取自輕燒氧化鎂、電熔鎂砂、燒結(jié)鎂砂、海水鎂砂或鹵水鎂砂中的一種或幾種的組合，原料中MgO的重量百分含量≥90.0wt%；所述的二氧化硅質(zhì)原料取自二氧化硅溶膠、二氧化硅微粉、天然硅石、廢硅磚或熔融石英中的一種或幾種的組合，原料中SiO₂的重量百分含量≥93.0wt%；所述的添加劑取自淀粉、紙漿廢液、聚乙二醇、糊精、酚醛樹(shù)脂粉、氯化鎂中的一種或幾種的組合。

本發(fā)明的制備方法是由下述步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

（1）將氧化鎂質(zhì)原料和二氧化硅質(zhì)原料混合均勻制得混合原料，再外加添加劑攪拌均勻得到混合泥料；

（2）將上述混合泥料倒入模具中在80～130MPa下機(jī)壓成型得到坯體；

（3）將所得坯體在100～180℃下烘烤3～10小時(shí)后，放入高溫爐中在1500～1750℃條件下煅燒1～16小時(shí)，即得到多孔方鎂石-鎂橄欖石復(fù)相材料。

本發(fā)明所得的多孔方鎂石-鎂橄欖石復(fù)相材料制品的常溫耐壓強(qiáng)度為10～50MPa，體積密度為1.2～2.0g/cm³，顯氣孔率為25～60%，0.2MPa荷重軟化開(kāi)始溫度≥1500℃。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明利用燒結(jié)原位成孔技術(shù)，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染，無(wú)大量的CO₂氣體排放。本發(fā)明所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石復(fù)相材料主要物相組成為鎂橄欖石和方鎂石，所得到的制品具有荷重軟化溫度點(diǎn)高、體積穩(wěn)定、氣孔結(jié)構(gòu)為交錯(cuò)結(jié)構(gòu)、隔熱效果好，能夠在1500～1700℃高溫條件下長(zhǎng)期使用的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1 為多孔方鎂-鎂橄欖石復(fù)相材料XRD衍射圖譜。

圖2為多孔方鎂-鎂橄欖石復(fù)相材料顯微結(jié)構(gòu)照片。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明以下將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步的描述：

實(shí)施例1

按重量百分比將55wt%的氧化鎂質(zhì)原料和45wt%二氧化硅質(zhì)原料混合均勻制得混合原料，再外加上述原料質(zhì)量百分比之和4wt%的紙漿廢液作為添加劑，攪拌均勻得到混合泥料，將泥料倒入模具中在100MPa下機(jī)壓成型得到坯體，將坯體在120℃下烘烤6小時(shí)后，放入高溫爐中在1650～1680℃條件下煅燒3小時(shí)，即得到多孔方鎂石-鎂橄欖石復(fù)相材料。

本實(shí)施例所述的氧化鎂質(zhì)原料為燒結(jié)鎂砂，原料中MgO的重量百分含量≥95.0wt%，粒徑≤0.088mm；所述的二氧化硅質(zhì)原料為熔融石英，原料中SiO₂質(zhì)量百分含量≥99.0wt%，粒徑：0.01～0.088mm。

本實(shí)施例所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石復(fù)相材料的技術(shù)指標(biāo)為：常溫耐壓強(qiáng)度為18～20MPa，體積密度為1.6～1.8g/cm³，顯氣孔率為43～50%，0.2MPa荷重軟化開(kāi)始溫度為1560～1580℃。

實(shí)施例2

按重量百分比將65wt%的氧化鎂質(zhì)原料和35wt%的二氧化硅質(zhì)原料混合均勻制得混合原料，再外加上述原料質(zhì)量百分比之和6wt%的糊精作為添加劑，攪拌均勻得到混合泥料，將泥料倒入模具中在110MPa下機(jī)壓成型得到坯體，將坯體在130℃下烘烤5小時(shí)后，放入高溫爐中在1600～1650℃條件下煅燒3小時(shí)，即得到多孔方鎂-鎂橄欖石復(fù)相材料。

本實(shí)施例所述的氧化鎂質(zhì)原料為輕燒氧化鎂，原料中MgO的重量百分含量≥90.0wt%，粒徑≤0.088mm；所述的二氧化硅質(zhì)原料為廢硅磚，原料中SiO₂質(zhì)量百分含量≥94.0wt%，粒徑：0.02～0.12mm。

本實(shí)施例所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石復(fù)相材料的技術(shù)指標(biāo)為: 常溫耐壓強(qiáng)度為22～25MPa，體積密度為1.7～1.9g/cm³，顯氣孔率為35～40%，0.2MPa荷重軟化開(kāi)始溫度為1530～1550℃。

實(shí)施例3

按重量百分比將60wt%的氧化鎂質(zhì)原料和40wt%的二氧化硅質(zhì)原料混合均勻制得混合原料，外加上述原料質(zhì)量百分比之和4wt%的氯化鎂作為添加劑，攪拌均勻得到混合泥料，將泥料倒入模具中在120MPa下機(jī)壓成型得到坯體，將坯體在120℃下烘烤6小時(shí)后，放入高溫爐中在1700～1720℃條件下煅燒5小時(shí)，即得到多孔方鎂-鎂橄欖石復(fù)相材料。

本實(shí)施例所述的氧化鎂質(zhì)原料為電熔鎂砂,原料中MgO的重量百分含量≥98.0wt%，粒徑≤0.088mm；所述的二氧化硅質(zhì)原料為熔融石英，原料中SiO₂質(zhì)量百分含量≥99.0wt%，粒徑：0.01～0.088mm。

本實(shí)施例所制備的多孔方鎂石-鎂橄欖石復(fù)相材料的技術(shù)指標(biāo)為:常溫耐壓強(qiáng)度為20～28MPa，體積密度為1.8～2.0g/cm3，顯氣孔率為38～42%，0.2MPa荷重軟化開(kāi)始溫度為1600～1620℃。