矾土基浇注料基质的流变性

浇注料的流变性在很大程度上受基质流变行为的影响和控制。本工作主要研究了矾土基浇注料基质中的SiO2 微粉、Al2 O3 微粉、水泥的加入量、分散剂以及矾土细粉粒度对基质流变性 (粘度、剪切速率和剪切应力 )的影响。根据研究结果 。

含硼添加剂对白云石炭耐火材料抗氧化与抗侵蚀性的影响

石墨和结合碳的氧化是白云石炭耐火材料在使用中损坏的重要原因之一。本工作研究了４种含硼材料（ＣａＢ６，ＺｒＢ２，Ｂｃ和Ｃｏｌｅｍａｎｉｔｅ）在白云石炭耐火材料中的行为以及作为抗氧化剂的作用，并与ＡｌＭｇ合金的抗氧化效果进行了对比。在白云石炭耐火材料中，含硼添加剂的防氧化效果优于ＡｌＭｇ合金。在高温下形成的硼酸盐熔体（Ｃａ３Ｂ２Ｏ６，Ｍｇ３Ｂ２Ｏ６）延缓或阻止了碳的氧化，从而提高了含炭材料的抗氧化性。同时，也初步研究了这些含硼添加剂与ＡｌＭｇ合金对白云石炭耐火材料抗侵蚀性的影响。结果表明：两种类型添加剂同时使用可显著提高材料的抗渣性。

含硼添加剂对白云石碳和镁白云石碳材料热态强度的影响

研究了 3种含硼添加剂 (CaB6、ZrB2 和Bc)对白云石碳和镁白云石碳材料热态抗折强度的影响 ,并与金属Al粉的作用进行了对比。结果表明 :在还原气氛下 ,含硼添加剂对白云石碳和镁白云石碳材料的热态抗折强度没有负面影响 ,其原因是在这一实验条件下硼化物没有发生变化 ;而硼化物与Al粉混合加入时 ,两种添加剂对试样的热态抗折强度具有叠加增强效果。

SiO_2微粉加入量对刚玉质超低水泥浇注料高温性能的影响

研究了SiO2微粉加入量为0、2%、4%、6%和8%时对刚玉质超低水泥浇注料的烧结性能、高温强度及抗热震性能的影响。结果表明:随着SiO2微粉加入量的增加,试样的烧结性能和抗热震性得到明显改善,在1400℃时的高温抗折强度也显著提高。讨论认为,试样高温性能提高的主要原因是SiO2 微粉与Al2O3 反应生成的莫来石穿插或弥散在刚玉颗粒形成的骨架结构的孔隙中起增韧作用。

纯铝酸钙水泥对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

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(Secar71)为基质,研究了纯铝酸钙水泥加入量对刚玉-尖晶石浇注料常温性能、高温强度和抗热震性能的影响。用X射线衍射仪分析了材料的物相组成。结果表明:随纯铝酸钙水泥加入的增加,烧后试样的抗折强度先增加后降低。1600℃烧后试样的热态强度在600～1000℃时变化不大,1000℃后快速下降。随纯铝酸钙水泥含量的增加,热震后试样的残余抗折强度和残余抗折强度保持率增加,抗热震性有所改善;纯铝酸钙水泥对浇注料的性能有显著的影响,主要与水泥中的CaO与AlO之间的反应产物有关。

以矾土和煤矸石烧结合成刚玉和莫来石

为了提高高铝矾土资源的综合利用率,并促使矾土熟料在质量、品种和价格上升级,以高铝矾土和煤矸石为原料,配制成w(Al2O3)分别为90%、80%、70%和60%的试样,通过均化(细磨、混练)、成型、烘干后,分别在1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃和1700℃保温3h煅烧,测定煅烧后试样的显气孔率、体积密度和烧后线变化率,以此确定各试样的烧结温度;还测定了烧结试样的荷重软化开始温度,并采用XRD和SEM分析了烧结试样的相组成和显微结构。结果表明:w(Al2O3)为90%、80%、70%和60%的试样的烧结温度分别为1550℃、1550℃、1700℃和1650℃,各烧结试样的荷重软化开始温度分别为1450℃、1500℃、1600℃和1550℃,并且烧结试样的纯度和密度均很高(w(Al2O3+SiO2)>93.5%,显气孔率<3%)。由于w(Al2O3)为70%和60%的试样在煅烧过程中二次莫来石化较多,玻璃相含量较少,因此其烧结温度相对较高;同时,由于这两个试样烧结后有发育良好的棱柱状莫来石构成的连续的网络结构,因此其荷重软化开始温度相对较高。

粒度分布对超低水泥刚玉质浇注料流变性的影响

用浇注料流变仪研究了粒度分布对超低水泥刚玉质浇注料流变性的影响。结果表明 :粒度分布对超低水泥浇注料的流变性影响较大。随着粒度分布系数 (q)的减小 (从 0 .2 9、0 .2 6到 0 .2 3) ,浇注料的剪切应力、粘度和屈服应力增加 ,需水量上升 ,说明流变性变差。以 2 %的SiO2 微粉等量替代q =0 .2 3的浇注料中的Al2 O3微粉后 ,试样的流变性得到明显改善 ,更适合用于泵送施工 :浇注料的需水量减少 ,自流值提高。

铝酸钙水泥对刚玉基浇注料性能的影响

以电熔白刚玉颗粒及细粉为主要原料,α-Al2O3微粉、铝酸钙水泥以及Alphabond300为结合系统,研究了铝酸钙水泥加入量(质量分数分别为0、0.75%、2.25%和3.75%)对刚玉基浇注料性能的影响。结果表明:1)水泥的加入使浇注料基质的粘度增大,浇注料的流动性降低。2)随着水泥加入量的增加,110℃以及800℃处理后的冷、热态抗折强度均逐渐提高;1 100℃、1 400℃和1 600℃烧后的冷、热态强度均先降低后升高,其中水泥加入量(质量分数,下同)为0.75%时值最小。3)随着水泥含量的增加,浇注料抗热震性提高。4)少量水泥的加入使浇注料的抗渣性能降低,进一步增加水泥加入量,浇注料的抗渣性能逐步改善;在本试验范围内,水泥加入量为3.75%的浇注料和不含水泥的浇注料抗渣性能基本相当。

Si粉加入量对刚玉制品性能、组成和结构的影响

以电熔白刚玉和α-Al2O3微粉为原料,固定骨料质量分数为65%,基质质量分数为35%,调整基质组成,研究了在刚玉制品中分别加入质量分数为2%、5%、8%和14%的Si粉对1500℃埋炭烧后试样的常温物理性能、高温性能、物相组成和显微结构的影响,分析了1000～1500℃烧后刚玉制品的物相变化。结果表明:加入Si粉的试样烧后微膨胀,常温和高温强度明显提高,尤其是1400℃的高温抗折强度最高可提高近1.5倍;抗热震性显著提高,1100℃水冷1次后强度保持率从22.58%最高提高到80.65%。性能提高的主要原因是Si粉在埋炭条件下与碳反应生成SiC,填充在刚玉骨架结构中,起强化作用。Si粉的较佳质量分数为5%～8%。试样在加热过程相变化的研究结果表明:SiC的生成在1200℃已较明显,在1400℃反应基本完成。

加入β-SiAlON对铝碳质材料性能的影响

以白刚玉、熔融石英(≤0.5mm)为骨料,鳞片石墨(≤0.15mm)、白刚玉(≤0.088mm和≤0.045mm)、矾土基β-SiAlON(≤0.088mm)以及添加剂为基质料,酚醛树脂作结合剂,在骨料与基质的质量比为35∶65的基础上,分别用0、7%、14%、21%、28%的矾土基β-SiAlON取代铝碳质材料中的石墨,经等静压成型后,试样于180℃固化24h,并在埋炭条件下于930℃热处理,研究了β-SiAlON加入量对处理后试样常温物理性能、抗氧化性、高温机械性能和抗热震性的影响。结果表明:(1)随着β-SiAlON加入量的增加,试样的显气孔率显著上升,体积密度降低,常温和高温抗折强度下降,抗氧化能力变差;(2)与原铝碳材料相比,加β-SiAlON的试样抗热震性均有所降低,但仍保持了良好的抗热震性,在1100℃热震温差下水冷3次和5次后的强度保持率均在90%和75%以上;(3)从降低C含量的角度考虑,在不显著降低铝碳材料性能的情况下,β-SiAlON加入量以7%左右较为适宜,此时试样仍具有较好的抗氧化性和高温抗折强度。

以矾土碎矿和煤矸石合成莫来石均质料

采用Ⅰ等高铝矾土碎矿、Ⅱ等高铝矾土碎矿分别与煤矸石配合,并加入活性Al2O3调整m(Al2O3)/m(SiO2),按照矾土基莫来石均质熟料w(Al2O3)=68%～72%的要求,共配成6个混合料,将混合料湿磨至粒度≤0.044mm以均化化学成分,经成型、干燥后分别在1550℃、1600℃、1650℃和1700℃煅烧3h,冷却后测定其显气孔率和体积密度,以确定它们的烧结温度。结果表明:均质料的烧结温度为1700℃;在1700℃烧结制成的矾土基莫来石均质熟料的Al2O3含量为68%～72%,显气孔率<2.5%,体积密度≥2.75g·cm-3,其莫来石晶体发育良好,构成网络结构。同时,还将部分试样分别在800℃、1000℃、1200℃、1300℃、1400℃、1500℃、1600℃、1650℃和1700℃保温3h,测量其烧后线收缩率和显气孔率,并用XRD分析其相组成,据此分析试样在不同温度下所发生的反应。结果表明,试样在1000～1700℃加热过程中的变化可分为3个阶段:1000～1200℃的一次莫来石形成阶段,1200～1500℃的二次莫来石化阶段,以及1500～1700℃的液相烧结阶段。

β-SiAlON添加量对矾土基浇注料高温力学性能的影响

研究了加入 β SiAlON对矾土基超低水泥浇注料高温力学性能的影响。结果表明 :加入 β SiAlON能明显提高浇注料试样在 1 30 0℃下的热态强度 ,同时其抗热震性也得到显著改善。产生这些结果的原因是针状和纤维状的 β SiAlON细晶穿插或填充在基质的刚玉骨架结构中 ,起着强化和增韧作用 。

新型燃气高温梭式窑的设计

设计的 3m3燃气高温梭式窑在燃烧系统、换热及排烟系统采用了独特的新技术 ,使该窑具有燃烧和换热效率高 ,操作方便实用 。

锆英石和氧化铝加入量对镁质浇注料性能的影响

研究了锆荚石和氧化铝的加入量对镁质浇注料常温物理性能、热震稳定性、高温抗折强度（１４５℃，１ｈ）及抗渣性能的影响。结果表明：锆英石和氧化铝的加入均降低了镁质浇注料的常温强度，提高了其热震稳定性，但对高温抗折强度影响不大；适量锆英石和氧化铝的加入均能改善镁质浇注料的抗渣渗透性。

水泥对刚玉-尖晶石浇注料抗侵蚀性影响研究

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.

β-SiAlON对刚玉基超低水泥浇注料性能的影响

研究了β-SiAlON加入量(质量分数)分别为0、4%、6%、8%和10%时对刚玉基超低水泥浇注料烧结性能、高温强度和抗热震性的影响.结果表明:β-SiAlON的加入对材料的烧结有负面影响,它使试样的气孔率升高,强度降低,但提高了试样的高温抗折强度(1400℃);β-SiAlON的加入可显著改善试样的抗热震性,残余强度保持率由18.4%提高到40%～49%.

金属复合Al_2O_3基耐火材料的研究进展

介绍了金属复合Al2O3基耐火材料的研究进展,重点介绍了金属加入物对Al2O3基耐火材料性能的影响。加入金属可提高材料的常温和高温强度、断裂韧性、抗热震性和抗侵蚀性等,从而提高了材料的使用寿命。材料性能优化的原因是加入的金属反应生成了碳化物、氮化物和SiAlON(或AlON),以及少量金属熔融后的助烧结作用。

纳米CaCO_3对刚玉基浇注料强度及显微结构的影响

以电熔白刚玉颗粒及细粉、α-Al2O3微粉、水合氧化铝、纳米CaCO3或铝酸钙水泥为原料，研究了纳米CaCO3加入量对刚玉基浇注料矿相、强度和显微结构的影响，并与相同CaO含量的含铝酸钙水泥的浇注料进行了对比。结果表明：处理温度高于900℃时，含纳米CaCO3和含铝酸钙水泥的2种混合物的矿相相同，但新矿相的生成机理、形态及其分布状态不同；随处理温度的升高，水泥水化物脱水并且在其内部发生反应，生成铝酸钙系矿物，直到其自身Al2O3含量不足时（温度〉1400℃后）才开始和周围的Al2O3反应，生成的CA6呈簇团状分布在浇注料中。纳米CaCO3在刚王基浇注料中的变化过程为：800℃烧后纳米CaCO3分解成CaO,并与Al2O3反应生成无定形铝酸钙，产生原位结合；随温度升高，铝酸钙逐渐和更多的Al2O3反应，直到1600℃后完全生成板状CA6，并均匀分布在浇注料中。与铝酸钙水泥相比，由于纳米CaCO3粒度小，分散均匀度高且和Al2O3的反应机理不同，因而含纳米CaCO3的刚玉基浇注料具有较高的冷态和热态抗折强度，在800～1100℃之间更为显著。

二氧化硅和氧化铝微粉加入量对MgO基浇注料流变性的影响

采用电熔镁砂颗粒作骨料,电熔镁砂粉、电熔白刚玉粉、Al2O3微粉和SiO2微粉作基质料,固定骨料与基质料质量比为65:35,且固定基质料中Al2O3微粉与SiO2微粉的总加入量为8%,改变两种微粉的加入比例(Al2O3微粉的加入量分别为8%、6%、4%、2%、0,SiO2微粉的相应为0、2%、4%、6%、8%),分别加6.4%的水制成MgO基浇注料,并采用浇注料流变仪研究了Al2O3微粉与SiO2微粉的加入量对浇注料流变性(扭矩、流动阻力和粘度)的影响。研究结果表明:随着SiO2微粉加入量的增加,浇注料的扭矩、流动阻力和粘度呈降低趋势,但SiO2微粉加入量超过4%后变化很小。

ZrO_2加入量对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以板状刚玉颗粒（6～3、3～1和≤1mm）为骨料，电熔白刚玉粉（≤0．088和≤0．044mm）、电熔尖晶石细粉（≤0．044mm）、α-Al2O3微粉（≤5μm，d50=1．2μm）、纯铝酸钙水泥、单斜氧化锆（≤15μm，d50=6．2μm）为基质，按骨料与基质质量比为70：30配料，基质中纯铝酸钙水泥的加入量（质量分数，下同）为3％、α-Al2O3微粉为6％、电熔尖晶石细粉为10％，用单斜氧化锆等量替代电熔白刚玉细粉，其加入量分别为0、2％、4％、6％和8％，加水混匀后振动浇注成25mm×25mm×125mm的试样，于室温下养护24h后脱模，经110℃24h烘干后，分别经1100、1500、1600℃热处理3h。对各温度热处理后试样进行了常温物理性能、热态抗折强度、抗热震性能检测，并利用SEM对部分试样于1400℃高温抗折强度试验后的断口形貌进行了分析。结果表明：（1）随ZrO2加入量的增加，刚玉-尖晶石浇注料于1500和1600℃处理后的常温抗折强度降低，显气孔率升高，故ZrO2的加入对材料的烧结性略有负面影响。（2）随ZrO2加入量的增加，1600℃处理后试样的热态抗折强度下降，但热态抗折强度在1000℃以前变化较小，1000℃以后明显降低。（3）ZrO2的加入改善了试样的抗热震性能，其质量分数为2％时，1100℃水冷1次和3次后的强度保持率和残余强度最大。（4）本试验范围内ZrO2的最佳加入量为2％。