铝镁尖晶石对刚玉尖晶石透气砖抗渣性的影响

研究了不同种类尖晶石及其加入量对铝尖晶石炭砖抗法性能的影响，分析了铝尖晶石炭砖的抗渣机理。

研究了不同种类尖晶石及其加入量对铝类晶石炭砖抗渣性能的影响，分析了铝尖晶石炭砖的抗渣机理。

本课题研究了不同种类晶石及其加入量对铝－尖晶石碳砖抗渣性能的影响，分析了铝－尖晶石砖的抗渣机理。

以白刚玉、板状刚玉、镁铝尖晶石、氧化铝微粉为原料,研究了不同尖晶石添加量对刚玉尖晶石砖性能的影响,通过对比试样的显气孔率、体积密度、常温耐压强度、高温抗折强度、抗热震性能和抗lf炉渣侵蚀性能,表明尖晶石添加量在10％～20％之间刚玉尖晶石砖的各项性能指标优良.

对钢包底吹用经振动成型并烧成后的刚玉-尖晶石透气砖的组成改变的研究结果进行了研究,引入富铝尖晶石[m(al2o3):m(mgo)=85:15]的刚玉-尖晶石透气砖的抗渣性比引入接近化学计量比的镁铝尖晶石的透气砖的抗渣性提高了2.5倍。该高级刚玉-尖晶石透气砖在乌克兰4家冶金公司使用,使用结果表明,透气砖的使用寿命显著提高。

对钢包底吹用经振动成型并烧成后的刚玉-尖晶石透气砖的组成改变的研究结果进行了研究，引入富铝尖晶石[m（al2o3）：m（mgo）=85：15]的刚玉-尖晶石透气砖的抗渣性比引入接近化学计量比的镁铝尖晶石的透气砖的抗渣性提高了2．5倍。该高级刚玉-尖晶石透气砖在乌克兰4家冶金公司使用，使用结果表明，透气砖的使用寿命显著提高。

针对镁质浇注料在使用过程中抗渣渗透能力差,易剥落等问题,本实验加入铝镁尖晶石对镁质浇注料进行改性研究。实验分为两部分:先将镁砂细粉、镁质添加剂和铝镁尖晶石细粉等机压成型,进行高温热处理,研究其物相组成和显微结构;然后以电熔镁砂为骨料,电熔镁砂细粉、氧化铝微粉、铝镁尖晶石细粉和镁质添加剂为基质,按骨料:细粉=75∶25进行配制,研究铝镁尖晶石加入量对镁质浇注料性能的影响。结果表明:在镁质材料中引入尖晶石,能促进结构致密化;加入9%的铝镁尖晶石的浇注料试样显气孔率低,线变化率小,体积密度大,强度大,抗渣性能最好,由于镁铝尖晶石生成时体积膨胀,使得材料结构致密化;同时能有效吸收渣中cao及feox等成分,减少渣的渗透作用,从而提高了浇注料的抗渣性能。

以板状刚玉为骨料,电熔白刚玉、电熔尖晶石、al2o3微粉和纯铝酸钙水泥为基质,研究了纯铝酸钙水泥加入量对刚玉-尖晶石浇注料抗侵蚀性能的影响.结果表明:纯铝酸钙水泥加入量为4%时,浇注料的侵蚀、渗透指数最大,抗渣侵蚀性能最差;水泥含量≥6%时抗渣侵蚀、渗透指数明显下降,抗渣性逐渐改善.水泥加入量影响浇注料的抗侵蚀性能主要与基质中的物相组成和显微结构有关.随水泥加入量的增加,水泥中的cao与al2o3反应形成六铝酸钙,基质中刚玉的含量减少;渣中的cao与刚玉颗粒反应形成六铝酸钙,产生体积膨胀堵塞气孔,抑制了渣的渗透,使得抗渣侵蚀性能得到改善.

首先研究了单一和复合促凝剂对纯铝酸钙水泥凝结和硬化速率的影响,在此基础上,研究了复合促凝剂中naoh与naalo2的质量比对该水泥质量分数为4%的刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:li2co3和lioh对水泥的促凝作用比naalo2和naoh更显著,且促凝剂的添加量越多,水泥凝结所需时间越短;不同naoh与naalo2质量比的复合促凝剂均能使水泥的凝结和硬化速率加快,但促凝剂中na+的引入使浇注料的抗弯强度、抗压强度、热震稳定性降低,而体积密度、显气孔率、抗渣蚀性能变化不大。

天津钢管公司的钢包底部碳砖蚀损严重影响了钢包的使用寿命。通过分析包底用铝镁尖晶石碳砖的损毁机理,在其它原料配比不变的情况下,研究镁砂细粉、铝镁尖晶石和复合添加剂的加入量对碳砖高温性能的影响。研究结果表明,上述三者的配比为8%、10%和4%时能明显提高碳砖的使用寿命。另外,碳砖厚度由155.0mm减至77.5mm也有利于提高碳砖的寿命。

为了探讨天然气反吹条件下刚玉-尖晶石质钢包透气砖不能正常吹通的原因,采用xrd、sem及edax对用后透气砖的物相组成和显微结构进行分析,并结合热力学计算分析天然气的碳化反应以及天然气和透气砖组分之间的反应。结果表明:采用天然气反吹时ch4分解反应造成的碳沉积和扩散,ch4和尖晶石反应引起尖晶石中mgo还原-氧化循环造成的强度降低,以及由此引起的透气砖不同部位膨胀系数的不匹配导致透气砖在精炼时头部断裂,而头部断裂导致的狭缝错位是刚玉-尖晶石质透气砖不能正常吹通的直接原因。

含尖晶石的耐火材料广泛应用于冶金行业。本文研究了富镁尖晶石细粉加入量对镁铝浇注料显气孔率、抗折强度和抗渣性能的影响。通过对不同温度处理后试样的性能检测和试样抗渣性能的研究发现,镁铝浇注料中富镁尖晶石细粉的加入量有一个较佳的范围,在这个范围内,浇注料的相关性能较好。

系统论述了铁铝尖晶石(feo.al2o3)的合成、铁的存在价态对镁铁铝尖晶石砖性能的影响,并阐述了采用预合成铁铝尖晶石制备的镁铁铝尖晶石砖在水泥窑上的出色使用性能,指出其完全可以替代现有镁铬砖,是水泥回转窑烧成带用耐火材料的发展方向;同时还指出了镁铁铝尖晶石砖未来的研究方向是降低砖的热导率以及控制铁铝尖晶石合成气氛的简单化。

以轻质刚玉-尖晶石陶瓷颗粒为骨料,以白刚玉细粉、90尖晶石细粉、镁砂细粉、α-al2o3微粉、sio2微粉为基质料,在固定镁砂细粉和白刚玉细粉的总质量分数为17.5%的情况下,改变镁砂细粉的质量分数(分别为0、3.5%、6.5%、9.5%和12.5%),制备成5种轻骨料刚玉-尖晶石浇注料试样,经110、1100和1600℃热处理后,检测试样的常温物理性能,并分析试样的相组成和显微结构。结果表明:1)随着镁砂细粉加入量的增加,不同温度热处理后试样的显气孔率和体积密度的变化均不大;110℃热处理后试样的强度有增大的趋势,而1100和1600℃热处理后试样的强度则有减小的趋势;1100℃烧后试样的线膨胀率有增大的趋势,而1600℃烧后线膨胀率显著增大;试样基质的显微结构变疏松,平均孔径和孔隙率增大。2)当镁砂细粉加入量(w)为3.5%和6.5%时,试样的抗渣渗透性相对较强,而抗渣侵蚀性相对较差;当镁砂细粉加入量(w)增加到9.5%和12.5%时,试样的抗渣侵蚀性显著提高,而抗渣渗透性显著下降。

研究了尖晶石粒度对铝铬刚玉浇注料体积密度、显气孔率、抗折强度、耐压强度、热抗折强度、抗渣和抗热震性的影响。实验表明:(1)尖晶石粒度越细,试样烧后高温强度越高。(2)尖晶石粒度越细,热抗折强度越高。(3)尖晶石粒度越细,抗热震性先增加后降低,加入尖晶石200目,抗热震性能最好。(4)尖晶石粒度越细,抗渣性能增强,100目、200目、325目区别不大。

镁铝尖晶石砖是针对大型水泥回转窑烧成带与过渡带使用周期不同步、寿命低等问题,通过对原料、配料和烧成制度等的优化而研发的。该产品具有气孔率低、强度高、热真稳定性好、抗侵蚀性优良等特性。该产品使得过渡带与烧成带材料同步消耗,提高了回转窑窑衬的使用寿命。

透气砖在使用过程中,由于渣的渗透和侵蚀形成变质层,在热应力作用下变质层剥落影响使用寿命。研究了不同基质体系对刚玉质透气砖抗渣性的影响,并探讨了其抗渣机理。在基质中添加cr2o3和尖晶石能显著提高其抗渣性。添加适量尖晶石效果最好,其原因是在与渣的反应层表面形成尖晶石致密层,阻止了渣的渗透。

对砌筑在150t精炼钢包的浇注成型和机压成型两种免烧刚玉-尖晶石衬砖的用后残砖进行了显微结构分析,探讨了其蚀损机制。结果表明:浇注成型衬砖的反应渗透层较厚,且cao含量随着渗透深度的增大而逐渐减小,随着渣渗透、侵蚀的持续进行,热面处逐渐形成的致密层在经受热震后可能会产生结构剥落;机压成型的衬砖反应渗透层较薄,抗渣渗透性能和抗侵蚀性能较好,反应渗透层与原砖层间出现裂纹可能导致的结构剥落是其主要的损毁机制。

1烧成带耐火材料的无铬化对占世界水泥总量50%的中国水泥工业来说,降低污染排放强度尤为重要,尤其是水泥中的剧毒六价铬。水泥中的六价铬主要来源于回转窑烧成带的镁铬质耐火材料。

3.4.4镁铁铝尖晶石材料的理化指标 以电熔镁砂、高纯烧结镁砂、氧化铝微粉以及合成出的hercynite 尖晶石按照颗粒级配混合，在全自动液压机上成型，经1650℃以上 的高温烧成后，进行理化指标检测，如表3。 表3mgo-hercynite材料的理化指标 项目单位鲁中镁铁铝 砖 国外镁铁铝 砖 国外镁铬砖 mgo%≥85≥85≥75 al2o3%4.5-7.03.5-5.02.0-4.0 fe2o3%3.5-6.03.5-7.57.0-10.0 cr2o3%————8.0-10.0 体积密度g/cm3≥2.9≥2.9≥3.0 常温耐压强度mpa≥50≥60≥50 荷重软化温 度，0.2mpa ℃≥1650≥1650≥1650 导热系数，λ w/m.k （热线法）※ 350℃3.4634.5

以电熔合成铁铝尖晶石-刚玉复合材料和电熔镁砂为原料制备了铁铝尖晶石-镁铝尖晶石复合材料。检测了各烧后试样的线变化率、体积密度和显气孔率,并用xrd、sem等研究了镁砂与电熔铁铝尖晶石-刚玉复合材料之间的反应,结果未发现有单一的镁铝尖晶石相生成,在高温下,mgo与铁铝尖晶石-刚玉之间存在互扩散,形成镁铝尖晶石和铁铝尖晶石固溶体;随着镁砂细粉加入量的提高,镁铝尖晶石向铁铝尖晶石中的固溶量加大;当电熔铁铝尖晶石-刚玉复合材料以颗粒加入时,发现在某些铁铝尖晶石颗粒周围存在环形裂纹;随着镁砂加入量的提高,试样的显气孔率下降,体积密度增大。

通过对铁铝尖晶石合成过程反应机理及mgo-al2o3-feon三元体系中可能发生的高温反应进行热力学分析,尝试采用原位合成法制备方镁石-铁铝尖晶石材料,并用xrd、sem等测试方法对材料进行了表征。结果表明:控制气氛10(–27117.9/t+11.54)<po2<10(–32625/t+18.09),经过1400,1550℃高温处理后,能够成功合成出方镁石-铁铝尖晶石材料;同一温度下铁铝尖晶石的生成量随着金属铁加入量的增大而逐渐增多,1550℃处理后的试样feal2o4晶体发育更加良好。