Pr6O11加入量对菱镁尾矿制备Mg2SiO4-MgO复相砂性能的影响

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2024.06.007

耐火材料 ›› 2024, Vol. 58 ›› Issue (6): 496-500.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2024.06.007

Pr₆O₁₁加入量对菱镁尾矿制备Mg₂SiO₄-MgO复相砂性能的影响

林浩鑫¹⁾, 魏合意²⁾, 田琳¹⁾, 刘晓妍¹⁾, 解重重¹⁾, 李国华¹⁾

1)辽宁科技大学材料与冶金学院辽宁鞍山 114051
2)唐山时创高温材料股份有限公司河北唐山 063000

收稿日期:2024-04-28 出版日期:2024-12-15 发布日期:2024-12-20
通讯作者: 田琳,女,1977年生,硕士,教授。E-mail:tianlingui96@163.com
作者简介:林浩鑫:男,2000年生,硕士研究生。E-mail:1273889590@qq.com
基金资助:
*国家自然科学基金项目(U20A20239)。

Effect of Pr₆O₁₁ addition on properties of Mg₂SiO₄-MgO composite sand prepared from magnesite tailings

Lin Haoxin, Wei Heyi, Tian Lin, Liu Xiaoyan, Xie Chongchong, Li Guohua

First author’s address:College of Materials and Metallurgy,University of Science and Technology Liao-ning,Anshan 114051,Liaoning,China

Received:2024-04-28 Online:2024-12-15 Published:2024-12-20

摘要/Abstract

摘要： 为提高菱镁尾矿的综合利用率,解决其堆积污染问题,以浮选后菱镁尾矿为原料,分析纯Pr₆O₁₁为添加剂,经1 600 ℃保温3 h,通过固相法制备Mg₂SiO₄-MgO复相砂,研究了Pr₆O₁₁加入量(加入质量分数分别为0、1%、2%、3%和4%)对复相砂物相组成、显微结构和物理性能的影响。结果表明:1)烧后试样主晶相均为Mg₂SiO₄,次晶相为MgO和MgAl₂O₄,当Pr₆O₁₁加入量≥2%(w)时,生成Ca₂Pr₈(SiO₄)₆O₂(硅酸钙镨);2)添加Pr₆O₁₁会促进Mg₂SiO₄晶体长大,同时将晶间低熔点CaMgSiO₄替换为高熔点Ca₂Pr₈(SiO₄)₆O₂,促使复相砂抗热震性随Pr₆O₁₁加入量的增加不断提高;3)适量添加Pr₆O₁₁会促进试样烧结,提升试样常温抗折强度,当Pr₆O₁₁加入量为2%(w)时,试样性能最优,其体积密度为3.03 g·cm^-3,显气孔率为5.4%,常温抗折强度为65.2 MPa,抗折强度保持率为34.5%,抗热震性良好。

关键词: 菱镁尾矿, Pr₆O₁₁, Mg₂SiO₄-MgO复相砂, Ca₂Pr₈(SiO₄)₆O₂, 显微结构

Abstract: To improve the comprehensive utilization rate of magnesite tailings and solve the problem of accumulation pollution,Mg₂SiO₄-MgO composite sand was prepared by the solid phase method with flotation magnesite tailings as the raw material and analytically pure Pr₆O₁₁ as the additive,firing at 1 600 ℃ for 3 h.The effects of the Pr₆O₁₁ addition (0,1%,2%,3% and 4%,by mass) on the phase composition,microstructure and physical properties of the composite sand were studied.The results show that:(1)the main crystal phase of the fired samples is Mg₂SiO₄,and the secondary crystal phases are MgO and MgAl₂O₄;when the Pr₆O₁₁ addition is ≥2%,Ca₂Pr₈(SiO₄)₆O₂ is formed;(2)Pr₆O₁₁ can promote the growth of Mg₂SiO₄ crystals and replace low melting point CaMgSiO₄ with high melting point Ca₂Pr₈(SiO₄)₆O₂,which gradually improves the thermal shock resistance of the composite sand with the increase of the Pr₆O₁₁ addition;(3)the proper Pr₆O₁₁ addition promotes the sintering and improves the cold modulus of rupture of the specimen;and the specimen with 2% Pr₆O₁₁ shows the best performance with the bulk density of 3.03 g·cm^-3,apparent porosity of 5.4%,cold modulus of rupture (CMOR) of 65.2 MPa,residual MOR retention ratio of 34.5%,and good thermal shock resistance.

Key words: magnesite tailings, praseodymium oxide, forsterite-periclase composite sand, Ca₂Pr₈(SiO₄)₆O₂, microstructure

中图分类号:

TQ175

林浩鑫, 魏合意, 田琳, 刘晓妍, 解重重, 李国华. Pr₆O₁₁加入量对菱镁尾矿制备Mg₂SiO₄-MgO复相砂性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(6): 496-500.

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Pr₆O₁₁加入量对菱镁尾矿制备Mg₂SiO₄-MgO复相砂性能的影响

Effect of Pr₆O₁₁ addition on properties of Mg₂SiO₄-MgO composite sand prepared from magnesite tailings

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