水泥和氧化鎂細(xì)粉對(duì)鋁鎂澆注料原位形成尖晶石的影響

曾有研究表明,tio2可以使鎂鋁硅酸鹽液相再結(jié)晶,形成二次mgo-al2o3尖晶石,并促進(jìn)尖晶石的致密化。為此,土耳其研究人員研究了添加tio2對(duì)無(wú)水泥鋁鎂澆注料中生成原位尖晶石的影響?；A(chǔ)試樣(記為t0)的配比(w)為:1~6、0.04~1和≤0.04mm的板狀氧化鋁分別為37.2%、33.6%、8.2%,0.04~

研究了添加不同含量ma尖晶石(0、5%、8%、12%)對(duì)鎂質(zhì)澆注料性能的影響。結(jié)果表明:(1)隨著ma尖晶石含量的增加,試樣常溫抗折、耐壓強(qiáng)度降低,而經(jīng)1550℃3h和1100℃3h熱處理后強(qiáng)度呈先增加后下降的變化規(guī)律;(2)當(dāng)ma尖晶石添加量為8%時(shí),試樣經(jīng)1550℃3h和1100℃3h熱處理后強(qiáng)度均達(dá)到最佳值,兩者強(qiáng)度比接近于1;1400℃0.5h熱處理?xiàng)l件下高溫抗折強(qiáng)度也達(dá)到最佳值,可判斷材料具有較好的抗剝落性和熱震穩(wěn)定性;(3)添加的ma尖晶石作為晶核,促進(jìn)基質(zhì)中"αal2o3微粉與mgo反應(yīng)形成原位尖晶石,促進(jìn)燒結(jié),強(qiáng)化基質(zhì),有利于增強(qiáng)試樣的強(qiáng)度。

針對(duì)鎂質(zhì)澆注料在使用過(guò)程中抗渣滲透能力差,易剝落等問(wèn)題,本實(shí)驗(yàn)加入鋁鎂尖晶石對(duì)鎂質(zhì)澆注料進(jìn)行改性研究。實(shí)驗(yàn)分為兩部分:先將鎂砂細(xì)粉、鎂質(zhì)添加劑和鋁鎂尖晶石細(xì)粉等機(jī)壓成型,進(jìn)行高溫?zé)崽幚?研究其物相組成和顯微結(jié)構(gòu);然后以電熔鎂砂為骨料,電熔鎂砂細(xì)粉、氧化鋁微粉、鋁鎂尖晶石細(xì)粉和鎂質(zhì)添加劑為基質(zhì),按骨料:細(xì)粉=75∶25進(jìn)行配制,研究鋁鎂尖晶石加入量對(duì)鎂質(zhì)澆注料性能的影響。結(jié)果表明:在鎂質(zhì)材料中引入尖晶石,能促進(jìn)結(jié)構(gòu)致密化;加入9%的鋁鎂尖晶石的澆注料試樣顯氣孔率低,線變化率小,體積密度大,強(qiáng)度大,抗渣性能最好,由于鎂鋁尖晶石生成時(shí)體積膨脹,使得材料結(jié)構(gòu)致密化;同時(shí)能有效吸收渣中cao及feox等成分,減少渣的滲透作用,從而提高了澆注料的抗渣性能。

以輕質(zhì)剛玉-尖晶石陶瓷顆粒為骨料,以白剛玉細(xì)粉、90尖晶石細(xì)粉、鎂砂細(xì)粉、α-al2o3微粉、sio2微粉為基質(zhì)料,在固定鎂砂細(xì)粉和白剛玉細(xì)粉的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.5%的情況下,改變鎂砂細(xì)粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(分別為0、3.5%、6.5%、9.5%和12.5%),制備成5種輕骨料剛玉-尖晶石澆注料試樣,經(jīng)110、1100和1600℃熱處理后,檢測(cè)試樣的常溫物理性能,并分析試樣的相組成和顯微結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:1)隨著鎂砂細(xì)粉加入量的增加,不同溫度熱處理后試樣的顯氣孔率和體積密度的變化均不大;110℃熱處理后試樣的強(qiáng)度有增大的趨勢(shì),而1100和1600℃熱處理后試樣的強(qiáng)度則有減小的趨勢(shì);1100℃燒后試樣的線膨脹率有增大的趨勢(shì),而1600℃燒后線膨脹率顯著增大;試樣基質(zhì)的顯微結(jié)構(gòu)變疏松,平均孔徑和孔隙率增大。2)當(dāng)鎂砂細(xì)粉加入量(w)為3.5%和6.5%時(shí),試樣的抗渣滲透性相對(duì)較強(qiáng),而抗渣侵蝕性相對(duì)較差;當(dāng)鎂砂細(xì)粉加入量(w)增加到9.5%和12.5%時(shí),試樣的抗渣侵蝕性顯著提高,而抗渣滲透性顯著下降。

在保持mgo化學(xué)成分總量不變的前提下,研究了鎂砂細(xì)粉、sio2含量對(duì)al2o3-尖晶石澆注料性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):適量的鎂砂細(xì)粉和sio2微粉能提高澆注料強(qiáng)度,降低顯氣孔率,提高抗渣滲透性

在早期的水泥回轉(zhuǎn)窯中,高溫帶內(nèi)襯主要采用的是高鋁(70%～80%)質(zhì)耐火材料。隨著燒結(jié)溫度的進(jìn)一步提高和生產(chǎn)能力的不斷增加,鎂鉻磚因其對(duì)堿性水泥成分的惰性和良好的結(jié)窯皮能力,在20世紀(jì)六、七十年代作為內(nèi)襯材料被廣泛應(yīng)用于水泥回

以板狀剛玉為骨料,電熔白剛玉、電熔尖晶石、al2o3微粉和純鋁酸鈣水泥為基質(zhì),研究了純鋁酸鈣水泥加入量對(duì)剛玉-尖晶石澆注料抗侵蝕性能的影響.結(jié)果表明:純鋁酸鈣水泥加入量為4%時(shí),澆注料的侵蝕、滲透指數(shù)最大,抗渣侵蝕性能最差;水泥含量≥6%時(shí)抗渣侵蝕、滲透指數(shù)明顯下降,抗渣性逐漸改善.水泥加入量影響澆注料的抗侵蝕性能主要與基質(zhì)中的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)有關(guān).隨水泥加入量的增加,水泥中的cao與al2o3反應(yīng)形成六鋁酸鈣,基質(zhì)中剛玉的含量減少;渣中的cao與剛玉顆粒反應(yīng)形成六鋁酸鈣,產(chǎn)生體積膨脹堵塞氣孔,抑制了渣的滲透,使得抗渣侵蝕性能得到改善.

首先研究了單一和復(fù)合促凝劑對(duì)純鋁酸鈣水泥凝結(jié)和硬化速率的影響,在此基礎(chǔ)上,研究了復(fù)合促凝劑中naoh與naalo2的質(zhì)量比對(duì)該水泥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的剛玉-尖晶石澆注料性能的影響。結(jié)果表明:li2co3和lioh對(duì)水泥的促凝作用比naalo2和naoh更顯著,且促凝劑的添加量越多,水泥凝結(jié)所需時(shí)間越短;不同naoh與naalo2質(zhì)量比的復(fù)合促凝劑均能使水泥的凝結(jié)和硬化速率加快,但促凝劑中na+的引入使?jié)沧⒘系目箯潖?qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、熱震穩(wěn)定性降低,而體積密度、顯氣孔率、抗渣蝕性能變化不大。

研究了鎂砂細(xì)粉含量對(duì)mgo-sio2-h2o系結(jié)合的礬土基鋁鎂澆注料的流動(dòng)性、常溫物理性能及抗渣性的影響。結(jié)果表明:隨鎂砂細(xì)粉含量的增加,澆注料烘后強(qiáng)度增加,但過(guò)多的鎂砂細(xì)粉又使強(qiáng)度下降;隨鎂砂細(xì)粉含量的增加,澆注料的抗渣性逐漸惡化,特別是抗渣滲透性下降嚴(yán)重。

第3卷第2期材　料　與　冶　金　學(xué)　報(bào)vol13no12　 　收稿日期:2004204212. 　作者簡(jiǎn)介:孫麗楓(1976—),女,河北昌黎人,碩士研究生,e2mail:green1feng@163.com;于景坤(1960—),男,遼寧康平人, 東北大學(xué)教授. 2004年6月journalofmaterialsandmetallurgyjune2004 添加輕燒氧化鎂對(duì)鎂鋁尖晶石輕質(zhì)耐火 材料燒結(jié)性能的影響 孫麗楓,于景坤 (東北大學(xué)　材料與冶金學(xué)院,遼寧沈陽(yáng)110004) 摘　要:以工業(yè)氧化鋁和重?zé)趸V為原料,通過(guò)添加輕燒氧化鎂微粉的方法,合成了鎂鋁尖晶石 輕質(zhì)耐火材料,考察了添加輕燒氧化鎂微粉對(duì)一步煅燒法制備的鎂鋁尖晶石輕質(zhì)耐火材料燒結(jié)性能 的影響.研究

研究了mgo細(xì)粉的加入對(duì)al2o3尖晶石系澆注料性能的影響。在110℃×24h烘干,1500℃×3h燒成制度下,通過(guò)改變基質(zhì)中mgo細(xì)粉的加入量,對(duì)材料物理性能和力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明:3%～5%mgo細(xì)粉的加入能顯著改善al2o3尖晶石系澆注料的綜合燒結(jié)性能如:顯氣孔率15%～17%;體積密度301～303g/cm3,;耐壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分別高達(dá)104～115mpa和125～145mpa;當(dāng)mgo細(xì)粉的加入量大于5%時(shí),由于材料線變化率和顯氣孔率的過(guò)度增大,引起材料結(jié)構(gòu)的松散,導(dǎo)致材料強(qiáng)度的降低和抗渣性能的下降如:顯氣孔率大于20%;體積密度小于290g/cm3,;耐壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度則分別小于100mpa和11mpa。

研究了預(yù)先合成的尖晶石對(duì)水泥含量低的高鋁耐火澆注料性能的影響。

在控制基本原料的種類及其配比、粒度等條件不變的情況下,只改變加入鎂砂的種類,來(lái)研究鎂砂的種類對(duì)鋁鎂質(zhì)澆注料性能的影響。結(jié)果表明:只加入一種鎂砂時(shí),加入96高純鎂砂所得到的鋁鎂質(zhì)澆注料的使用壽命比加入96電熔鎂砂時(shí)所得到的鋁鎂質(zhì)澆注料的要長(zhǎng);鎂砂總量不變,加入96高純和輕燒mgo兩種鎂砂時(shí)所得到的鋁鎂質(zhì)澆注料的使用壽命隨著96高純鎂砂加入量的減少而降低;鎂砂總量不變,加入96高純和鎂質(zhì)添加劑兩種鎂砂時(shí)所得到的鋁鎂質(zhì)澆注料的使用壽命隨著96高純鎂砂加入量的減少而提高。

通過(guò)使用兩種不同的氧化鋁粉(wta粉和活性氧化鋁),研究了dinger-funk粒級(jí)分配系數(shù)分別為0.27和0.29的高鋁低水泥耐火澆注料的性能。澆注料按正常程序加工而成,比較其在3個(gè)不同溫度下的性能。水分約為5%時(shí)混合物的流動(dòng)性較好。具有不同psd的澆注料的性能跟傳統(tǒng)商業(yè)渠道獲得的澆注料差不多甚至更好。即便是干燥后仍具有很高的強(qiáng)度(約50mpa),焙燒(1550℃)后的樣品的強(qiáng)度高于120mpa。

以氧化鎂、氯化鎂和發(fā)泡劑為主要原料合成菱鎂保溫板,利用導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、體積密度、體積吸水率等技術(shù)對(duì)菱鎂保溫板進(jìn)行分析。結(jié)果表明,菱鎂保溫板的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度會(huì)隨著氧化鎂活性含量的增大而增大,當(dāng)氧化鎂活性含量大于60%時(shí),耐凍融無(wú)氣泡、空鼓、剝離現(xiàn)象,抗壓強(qiáng)度≥0.40mpa,抗折強(qiáng)度≥0.20mpa,即滿足保溫板要求。綜合考慮,氧化鎂活性含量在60%～65%為最佳選擇。

以配料組成(w):≤3mm的高純鎂砂82%、≤3μm的sio2微粉6%、≤0.043mm的sic微粉9%、≤0.045mm棕剛玉微粉3%、≤0.045mm的al粉0.5%(外加)為基礎(chǔ)配方,用炭黑替代部分鎂砂粉研究了炭黑添加量(w)為0、0.2%、0.4%、0.6%時(shí)對(duì)鎂質(zhì)澆注料施工性能、力學(xué)性能及抗渣性能的影響。結(jié)果表明:在加水量一定的情況下,隨著炭黑加入量的增加,澆注料的流動(dòng)性能逐漸降低;干燥后試樣的抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度均高于1500℃3h熱處理試樣的;不同氣氛下燒結(jié),澆注料的抗渣性呈現(xiàn)逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì),在炭黑加入量為0.2%~0.4%(w)時(shí),澆注料具有較好的常溫物理性能及抗渣性。

以電熔鎂砂和高純鎂砂為主要原料制備了鎂質(zhì)澆注料,研究了不同添加劑對(duì)鎂質(zhì)澆注料性能的影響。研究結(jié)果表明,5種添加劑中,加入氧化鋁微粉的鎂質(zhì)澆注料經(jīng)1100℃和1500℃燒后的體積密度最大,澆注料基質(zhì)中形成的方鎂石/鎂鋁尖晶石復(fù)相結(jié)構(gòu)有利于提高試樣的抗熱震性。加入氧化鉻、鋁鉻渣和焦寶石的鎂質(zhì)澆注料,其抗熱震性均高于未加入添加劑的鎂質(zhì)澆注料的該項(xiàng)性能。

以水氯鎂石為原料,采用氨法沉鎂-煅燒-添加劑的方法制備硅鋼級(jí)氧化鎂?？疾炝朔磻?yīng)溫度、反應(yīng)ph值、陳化時(shí)間對(duì)中間體氫氧化鎂純度及轉(zhuǎn)化率的影響;研究了煅燒溫度和煅燒時(shí)間對(duì)氧化鎂水化率的影響及添加劑的量對(duì)氧化鎂懸浮性能的影響?？刂茖?shí)驗(yàn)條件為:反應(yīng)溫度55℃,ph值為9.5,陳化時(shí)間2h,煅燒溫度1050℃,煅燒時(shí)間2h,添加劑量為0.8%,制得氧化鎂的純度為98.99%、水化率為2.92%、懸浮性能為3mm/h,達(dá)到硅鋼級(jí)氧化鎂的要求。

研究了輕燒氧化鎂膨脹劑(0、3%、5%)和粉煤灰(0、30%、45%)對(duì)水膠比為0.35的水泥漿體自收縮性能的影響規(guī)律,并探討了輕燒氧化鎂膨脹劑和粉煤灰復(fù)合作用下對(duì)低水膠比水泥漿體自收縮聯(lián)合補(bǔ)償?shù)臏p縮協(xié)同效應(yīng)。結(jié)果表明:輕燒氧化鎂和粉煤灰單獨(dú)摻加時(shí)均能抑制水泥漿體的自收縮,二者復(fù)合雙摻后對(duì)水泥漿體的自收縮抑制的幅度更大,表現(xiàn)出較好的減縮協(xié)同效應(yīng)。

研究了尖晶石粒度對(duì)鋁鉻剛玉澆注料體積密度、顯氣孔率、抗折強(qiáng)度、耐壓強(qiáng)度、熱抗折強(qiáng)度、抗渣和抗熱震性的影響。實(shí)驗(yàn)表明:(1)尖晶石粒度越細(xì),試樣燒后高溫強(qiáng)度越高。(2)尖晶石粒度越細(xì),熱抗折強(qiáng)度越高。(3)尖晶石粒度越細(xì),抗熱震性先增加后降低,加入尖晶石200目,抗熱震性能最好。(4)尖晶石粒度越細(xì),抗渣性能增強(qiáng),100目、200目、325目區(qū)別不大。

通過(guò)對(duì)鐵鋁尖晶石合成過(guò)程反應(yīng)機(jī)理及mgo-al2o3-feon三元體系中可能發(fā)生的高溫反應(yīng)進(jìn)行熱力學(xué)分析,嘗試采用原位合成法制備方鎂石-鐵鋁尖晶石材料,并用xrd、sem等測(cè)試方法對(duì)材料進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:控制氣氛10(–27117.9/t+11.54)<po2<10(–32625/t+18.09),經(jīng)過(guò)1400,1550℃高溫處理后,能夠成功合成出方鎂石-鐵鋁尖晶石材料;同一溫度下鐵鋁尖晶石的生成量隨著金屬鐵加入量的增大而逐漸增多,1550℃處理后的試樣feal2o4晶體發(fā)育更加良好。

考察了電熔氧化鎂加入量對(duì)鎂鉻耐火材料致密化的影響.討論了氣孔率、體積密度和常溫耐壓強(qiáng)度與電熔氧化鎂加入量之間的關(guān)系.研究結(jié)果表明,適量的電熔氧化鎂能夠促進(jìn)鎂鉻耐火材料的燒結(jié)性能和致密化