电熔镁砂涂层制备技术及防水性能研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2021-0449

摘要/Abstract

摘要：

电熔镁砂作为高导热、耐高温的绝缘材料，在潮湿的空气中易水化变质而失去绝缘性。采用涂层法，以电熔镁砂、硝酸铝、三聚氰胺为原材料，在通氮气、1 250 ℃条件下，对电熔镁砂颗粒进行包覆。采用扫描电子显微镜（SEM）观察电熔镁砂颗粒表面已形成涂层，通过X射线衍射仪（XRD）分析表明包覆层为镁铝尖晶石，且无氮化镁、氮化铝、氮化碳。经过孔隙比表面积分析仪分析，完全包覆的电熔镁砂颗粒比表面积与之前相比有所增大。采用真空吸水干燥法检验吸水性能，检验结果显示，经过包覆的电熔镁砂颗粒吸水率降低了92.97%，最低吸水率达到0.167 2%。实验循环7次，吸水率仍能达到0.17%以下，该项研究为电熔镁砂防水技术提供了一条新途径。

关键词: 涂层法, 镁铝尖晶石, 吸水率, 电熔镁砂

Abstract:

Fused magnesia，as an insulating material with high thermal conductivity and high temperature resistance，is prone to hydration deterioration and loss of insulation in humid air.The coating method was used to coat the fused magnesia，aluminum nitrate and melamine as raw materials under the condition of nitrogen and 1 250 ℃.Scanning electron microscope（SEM） was used to observe the formation of coating on the surface of fused magnesia particles.X-ray diffraction（XRD） analysis showed that the coating layer was magnesium aluminium spinel，and there was no magnesium nitride，aluminum nitride，carbon nitride.Through pore specific surface area analysis，the specific surface area of fully coated fused magnesite particles was increased by comparing to the previous.Vacuum water absorption drying method was used to test the water absorption performance.The test results showed that the water absorption rate of coated fused magnesite particles was reduced by 92.97%，and the lowest water absorption rate reached 0.167 2%.The water absorption rate could reach less than 0.17% after 7 cycles.This study provided a new way for fused magnesia waterproof technology.

Key words: coating methods, magnesium aluminium spinel, water absorption rate, fused magnesite

中图分类号:

TQ132.2

唐建平,王国胜. 电熔镁砂涂层制备技术及防水性能研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(5): 90-95.

TANG Jianping,WANG Guosheng. Study on preparation technology and waterproof property of fused magnesia coating[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2022, 54(5): 90-95.

图/表 11

图1

表1

图2

图3

图4

图5

图6

表2

表3

表4

图7

参考文献 23

1	刘润静，徐恺，张腾腾.我国轻烧粉、重烧粉及电熔镁砂生产现状分析［C］∥2014年全国镁化合物行业年会暨技术设备交流会专辑.石家庄：中国无机盐工业协会镁化合物分会，2014：62-
69	LIU Runjing， XU Kai， ZHANG Tengteng.Analysis of production status of light burned powder、heavy burned powder and fused magnesia in China［C］∥2014 National Magnesium Compound Industry Annual Meeting and Technical Equipment Exchange Conference album.Shijiazhuang：China Inorganic Salt Industry Association Magnesium Compaunds Brarch，2014：62-69.
2	侯庆冬，罗旭东，谢志鹏，等.镁橄榄石前驱体溶胶结合电熔镁砂基耐火材料基质的烧结性能［J］.耐火材料，2018，52（6）：426-429.
	HOU Qingdong， LUO Xudong， XIE Zhipeng，et al.Sintering property of forsterite precursor Sol bonded fused magnesia refractory matrix［J］.Refractories，2018，52（6）：426-429.
3	POURRAHIMI A M， PALLON L K H， LIU Dongming，et al.Poly⁃
	ethylene nanocomposites for the next generation of ultralow⁃trans⁃
	transmission-loss HVDC cables：Insulation containing moisture⁃
	resistant MgO nanoparticles［J］.ACS Applied Materials & Interfa⁃
	ces，2016，8（23）：14824-14835.
4	徐娜，李志坚，吴锋，等.复合添加剂对镁碳砖高温性能的影响［J］.无机盐工业，2015，47（8）：45-48，55.
	XU Na， LI Zhijian， WU Feng，et al.Effect of combined additives on high⁃temperature properties of MgO-C brick［J］.Inorganic Chemicals Industry，2015，47（8）：45-48，55.
5	刘景林.冶金设备用耐火材料［J］.耐火与石灰，2010，35（2）：65-66.
	LIU Jinglin.Refractory materials used in metallurgical equipme⁃
	nt［J］.Refractories & Lime，2010，35（2）：65-66.
6	陈英春，周佳芬，路贵民，等.高纯镁砂及氧化镁陶瓷研究进展［J］.化工进展，2019，38（1）：505-515.
	CHEN Yingchun， ZHOU Jiafen， LU Guimin，et al.A review on the production technologies of high⁃purity magnesia and magnesium oxide ceramics［J］.Chemical Industry and Engineering Progress，2019，38（1）：505-515.
7	兰伟.以烧结镁砂为基质的人工湿地强化除磷效果及其作用机制［D］.济南：山东大学，2018.
	LAN Wei.Phosphorus removal enhancement of magnesia modified constructed wetland microcosm and its mechanism study［D］.Jinan：Shandong University，2018.
8	全跃.试论采用煤气发生炉治理轻烧镁砂窑烟尘［J］.辽宁经济，2001（5）：6-7，48.
	QUAN Yue.Discussion on using gas producer to treat dust of light burned magnesia kiln［J］.Liaoning Economy，2001（5）：6-7，48.
9	李军，宋伟.电熔镁产业发展研究［J］.冶金能源，2010，29（4）：8-10.
	LI Jun， SONG Wei.Research on development of fused magnesia industry［J］.Energy for Metallurgical Industry，2010，29（4）：8-10.
10	张芳.电熔镁砂市场分析及发展优势［J］.包钢科技，2003，29（1）：87-88，78.
	ZHANG Fang.Development of electric melting magnesia mar⁃
	ket［J］.Science & Technology of Baotou Steel（Group） Corporation，2003，29（1）：87-88，78.
11	徐恺，赵华，杨翠杰，等.高活性氧化镁潮解及其活性递变规律研究［J］.无机盐工业，2016，48（10）：44-46.
	XU Kai， ZHAO Hua， YANG Cuijie，et al.Study on high activity magnesium oxide deliquescence and its active change law［J］.Inorganic Chemicals Industry，2016，48（10）：44-46.
12	AMARAL L F， OLIVEIRA I R， BONADIA P，et al.Chelants to inhibit magnesia（MgO） hydration［J］.Ceramics International， 2011，37（5）：1537-1542.
13	于秋月.MgO-CaO耐火材料抗水化性能研究进展［J］.有色矿冶，2018，34（2）：39-42.
	YU Qiuyue.Progress in research on hydration resistance of MgO-CaO refractories［J］.Non-Ferrous Mining and Metallurgy，2018，34（2）：39-42.
14	宋柯成，宿金栋，陈俊红，等.镁砂水化性能研究［J］.四川冶金，2013，35（2）：58-61.
	SONG Kecheng， SU Jindong， CHEN Junhong，et al.A performance study for magnesia hydration［J］.Sichuan Metallurgy，2013，35（2）：58-61.
15	尤士伟，孙荣海.B₂O₃含量对镁砂抗水化性能的影响［J］.耐火与石灰，2008，33（2）：18-22.
	YOU Shiwei， SUN Ronghai.Influence of B₂O₃ content on hydration resistance of magnesia［J］.Refractories & Lime，2008，33（2）：18-22.
16	桂明玺.添加氧化镍对提高镁砂抗水化性的效果［J］.国外耐火材料，2006，31（1）：57.
	GUI Mingxi.Effect of adding nickel oxide on improving hydration resistance of magnesia［J］.Foreign Refractories，2006，31（1）：57.
17	朴明伟.添加柠檬酸对含氧化镁耐火浇注料的抗水化性能影响［J］.耐火与石灰，2013，38（1）：33-35.
	PIAO Mingwei.Effect of adding citric acid on hydration resistance of refractory castable containing magnesium oxide［J］.Refractories & Lime，2013，38（1）：33-35.
18	SAKO E Y， BRAULIO M A L， PANDOLFELLI V C.Microstruc⁃
	tural evolution of magnesia⁃based castables containing microsili⁃
	ica［J］.Ceramics International，2012，38（7）：6027-6033.
19	MURALI K P， RAJESH S， PRAKASH O，et al.Effects of silane coatings in aqueous and non⁃aqueous media on the properties of magnesia filled PTFE laminates［J］.Materials Chemistry and Physics，2010，122（2/3）：317-320.
20	OIKAWA Y， GOTO Y， NISHIDA M，et al.Preparation of morpholo⁃
	gy⁃controlled fluoroalkyl end⁃capped vinyltrimethoxysilane oligomeric silica/magnesium oxide nanocomposite particles：Development of magnesium oxide nanocomposite particles possessing a water⁃resistance ability［J］.Journal of Sol-Gel Science and Technology，2019，89（1）：135-147.
21	MADEJ D， TYRAŁA K.In situ spinel formation in a smart nano⁃structured matrix for no⁃cement refractory castables［J］.Materials，2020，13（6）：1403.
22	NASKAR M K， CHATTERJEE M.Magnesium aluminate
	MgAl 2 O₄） spinel powders from water⁃based sols［J］.Journal of the American Ceramic Society，2005，88（1）：38-44.
23	RAHMAT N， YAAKOB Z， PUDUKUDY M，et al.Single step so⁃
	lid⁃state fusion for MgAl 2 O₄ spinel synthesis and its influence on the structural and textural properties［J］.Powder Technology，2018，329：409-419.
	上接第 89 页）

样品	比表面积/ （m²·g^-1）	孔容/ （cm³·g^-1）	平均孔径/nm
①电熔镁砂原料	4.537	0.023	20.88
②第1组1 150 ℃产物	3.264	0.008	9.9
③第1组1 250 ℃产物	6.190	0.088	57.18
④第2组1 150 ℃产物	4.526	0.014	12.3
⑤第2组1 250 ℃产物	6.306	0.107	68.5

焙烧温度/℃	产物量/g	平均吸水量/g	平均吸水率%
950	19.249 0	0.180 9	0.939 8
1 000	20.031 4	0.154 3	0.770 5
1 050	20.084 1	0.134 2	0.668 3
1 100	20.074 0	0.127 3	0.634 0
1 150	20.709 0	0.093 3	0.450 5
1 200	19.015 4	0.083 0	0.436 7
1 250	19.040 5	0.052 5	0.276 0

焙烧温度/℃	产物量/g	平均吸水量/g	平均吸水率%
950	20.024 3	0.153 4	0.766 2
1 000	20.061 4	0.133 7	0.666 8
1 050	15.024 7	0.085 9	0.571 9
1 100	15.161 7	0.070 9	0.468 0
1 150	20.030 7	0.054 8	0.273 9
1 200	18.477 1	0.039 5	0.214 2
1 250	18.373 1	0.030 7	0.167 2

[1]	方伟成,程星星,孙常荣. 响应曲面法优化污泥/粉煤灰复合陶粒滤料的制备[J]. 无机盐工业, 2022, 54(9): 119-125.
[2]	卢杨,王晶,赫丽杰,王复栋,张家铭. 镁铝尖晶石粉体制备及其在发光材料领域的研究进展[J]. 无机盐工业, 2022, 54(9): 39-46.
[3]	李亮,杨成,冉梦婷. 高铝质磷酸盐陶瓷制备研究[J]. 无机盐工业, 2020, 52(3): 64-67.
[4]	冉岚, 刘少友 , 文正康. 电解锰渣－废玻璃低温烧结制备陶瓷砖的研究[J]. 无机盐工业, 2014, 46(7): 56-.
[5]	钟鑫宇, 罗旭东, 张国栋, 曲殿利, 王闯 . 低品位菱镁矿与工业铝灰制备镁铝尖晶石[J]. 无机盐工业, 2012, 44(12): 32-.
[6]	任彦瑾;施力. 镁铝尖晶石的制备及其催化降烯烃性能研究[J]. 无机盐工业, 2008, 0(1): 0-0.

首页

全国无机盐信息中心

中国化工学会

无机酸碱盐专业委员会