活性镁铝尖晶石的合成及其抗铜熔炼渣侵蚀机理

为寻找无铬化耐火材料在铜冶金领域的替代材料,制备高致密度镁铝尖晶石材料,探究镁铝尖晶石材料抗铜熔炼渣侵蚀机理。采用轻烧氧化镁与工业氧化铝为主要原料,经不同轻烧温度合成活性镁铝尖晶石,并对其烧结性能进行表征,利用静态坩埚法,研究镁铝尖晶石材料抗铜熔炼渣侵蚀能力。研究结果表明:合成的活性镁铝尖晶石原料的晶粒粒径小,烧结活性高的标准活性镁铝尖晶石原料的最适宜轻烧温度为1 400℃。所合成活性尖晶石原料在1 750℃保温3 h后可烧结合成致密尖晶石材料,致密尖晶石材料中尖晶石晶粒发育良好,呈致密镶嵌结构,晶粒分布均匀,平均粒径在7.26μm左右,材料密度达3.29 g/cm^(3),显气孔率为3.53%。镁铝尖晶石与铜熔炼渣反应可形成液相与Mg(Fe^(2+))Al(Fe^(3+))_(2)O_(4)尖晶石相;且材料致密化程度对抗渣渗透起关键作用,对比传统工业上应用的电熔尖晶石原料,所合成出的活性尖晶石表现出较高烧结活性,可提高材料致密化程度,从而提高材料抗渣渗透能力。

CeO_2和Sm_2O_3对方镁石-尖晶石材料烧结性能及显微结构的影响

为了研究稀土氧化物掺杂方镁石-尖晶石复相材料的烧结性能及显微结构,以富镁尖晶石细粉与烧结镁砂细粉为主要原料,分别外加质量分数为1%、2%和3%的CeO_2和Sm_2O_3,于1 600、1 650、1 700和1 750℃保温3 h烧成分别测定烧后试样的线收缩率、体积密度、显气孔率,并通过XRD、SEM、EDS等对其物相组成及显微结构进行分析。结果表明:1)引入稀土氧化物CeO_2与Sm_2O_3均有利于镁砂与尖晶石烧结致密化,引入CeO_2未参与反应,呈孤立形态分布于晶粒间;引入Sm_2O_3与原料中杂质反应形成稀土硅酸盐相分布于晶粒间。2)材料的体积密度和线收缩率随稀土氧化物加入量的增加而增加。在加入量相同的情况下,引入CeO_2的材料致密化程度相对较高。添加3%(w) CeO_2的材料体积密度达到3. 29 g·cm-3,显气孔率为10. 3%,烧后线收缩率为7. 79%。3)引入CeO_2和Sm_2O_3都有部分固溶于尖晶石与方镁石晶体内,活化晶格,促进晶粒发育。

添加Al粉、Si粉对镁铝尖晶石质免烧耐火材料结构与性能的影响

采用烧结镁铝尖晶石为主要原料,以酚醛树脂为结合剂,分别以2%、4%和6%(w)的Al粉,以及在4%(w)的Al粉基础上复合添加1%、2%(w)的Si粉为添加剂,制备了镁铝尖晶石质免烧耐火材料试样,研究了不同热处理温度(1000、1400和1600℃分别保温3 h)下Al粉、Si粉添加剂对镁铝尖晶石质免烧耐火材料性能及结构的影响。结果表明,Al粉添加剂的引入能大幅提高试样1000和1400℃烧后的常温抗折强度,同时在基质中形成AlN增强相,大幅提高了试样在1400℃下的高温抗折强度,但1600℃热处理后,对强度影响不大;Al粉、Si粉复合添加剂会在基质中形成低熔点化合物,大幅降低了Al粉、Si粉复合添加试样的高温抗折强度,但低熔点相的存在促进了烧结,提高了其致密度和常温抗折强度,且降低了其升温过程中的体积变化,其在各个温度热处理后常温抗折强度均高于添加Al粉试样的。