固废资源合成堇青石工艺及其性能研究

为了合理利用固废资源、缓解资源紧张,根据堇青石的化学组成,以质量分数分别为12%的电熔镁砂收尘粉、40%的电熔刚玉收尘粉、48%的石英尾砂为原料,分别在1320、1350、1380、1390、1400、1410℃保温3 h煅烧,制备堇青石质耐火原料,研究了煅烧温度对堇青石试样相组成、显微结构、物理性能等的影响。结果表明:在1390℃之前,镁铝尖晶石和方石英逐渐反应生成堇青石直至方石英相完全消除,当煅烧温度达到1390℃时,试样中的堇青石相含量达94%(w),次晶相为镁铝尖晶石,此时试样的热膨胀系数最低,为3.2×10^(-6)℃^(-1),体积密度较低,为1.85 g·cm^(-3),热导率较低,为1.279 W·(m·K)^(-1),显微结构较致密,综合性能最优。

铝铌渣的性能及其热稳定性机制研究

为开发利用铝热还原法制备金属铌工艺中产生的一种有色冶金废渣——铝铌渣,采用ICP、XRD、SEM、TG-DTA等表征技术对铝铌渣的化学组成、物相组成、显微结构及性能进行研究,结果发现,铝铌渣中Nb及NbO的氧化,导致铝铌渣的体积热稳定性非常差。将铝铌渣经400~1500℃热处理后发现:高温预烧处理能有效解决铝铌渣体积热稳定性差的问题;经≥1400℃预烧处理后,铝铌渣的物相组成、体积变化率均达稳定状态,且耐火度大于1790℃,满足耐火材料对原料的基本要求,为其资源化利用奠定了良好的基础。

AOD炉渣对MgO-C砖的侵蚀机理研究

不锈钢生产主要采用氩氧精炼(AOD)炉冶炼工艺,本文探究AOD炉渣对钢包内衬用MgO-C砖的侵蚀机理,为提高钢包内衬用MgO-C砖的使用性能和服役寿命提供理论支撑。结合FactSage6.2软件、X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和能量色散光谱(EDS)等测试手段分析炉渣侵蚀后MgO-C砖的物相变化、显微结构和化学成分变化。结果表明,随着侵蚀反应的进行,方镁石逐渐被熔蚀,且逐步出现Ca_(3)MgSi_(2)O_(8)等低熔点物相,以及MgAl_(2)O_(4)等高熔点物相。AOD炉渣通过基质部分侵蚀渗透MgO-C砖,并与方镁石反应生成Ca_(3)MgSi_(2)O_(8)等低熔点物相,熔蚀方镁石;同时,方镁石边界处生成MgAl_(2)O_(4),阻碍AOD炉渣对MgO-C砖的侵蚀渗透。

不锈钢冶炼用铁水包Al_(2)O_(3)-SiC-C内衬砖的性能与侵蚀机理

铁水包内衬材料长期服役于间隔周期较长的高、低温交替环境,极易发生剥落与侵蚀损毁。为了探索影响铁水包内衬材料使用寿命的主要因素,对市面上四种铁水包Al_(2)O_(3)-SiC-C内衬砖的化学成分、物相组成、物理性能和微观结构进行了分析,并以高炉渣为侵蚀介质,重点研究了不锈钢冶炼用铁水包Al_(2)O_(3)-SiC-C内衬砖的侵蚀机理。结果表明:铁水包Al_(2)O_(3)-SiC-C内衬砖中Al_(2)O_(3)含量越高,高温下制品的液相量越低,越有利于提高耐火砖的高温力学性能;随着含碳量的增加,铁水包Al_(2)O_(3)-SiC-C内衬砖的抗渣性得到明显改善,但抗氧化性及高温抗折强度呈下降趋势;高炉渣中CaO、MgO向耐火砖中渗透,与耐火砖中的Al_(2)O_(3)、SiO 2发生反应形成高熔点的镁铝尖晶石及低熔点的钙长石等,生成的低熔相会加剧耐火砖的侵蚀。

不同碱度钢包渣模拟环境下板状刚玉孔隙结构的抗侵蚀作用

为了探究不同来源板状刚玉的使用性能差异,从而通过对原料的针对性选择实现耐火制品的长寿化应用。以不同碱度的钢包渣为侵蚀介质对3种不同显微结构特征的板状刚玉骨料进行侵蚀实验,揭示了不同显微结构对板状刚玉骨料抵抗熔渣侵蚀过程中界面反应的影响,明确了高碱度与低碱度环境下的优势孔隙结构与作用机制。研究表明:由于气孔簇结构的数量与侵蚀过程中的氧化铝溶解量成正比,在高碱度条件下(CaO和SiO_(2)质量比大于4),渣料界面会生成二铝酸钙(CA2)及六铝酸钙(CA_(6))的复合层状结构,起到一定的保护作用,复合层的厚度与气孔簇的数量成反比;在低碱度条件下(CaO和SiO_(2)质量比约等于1),圆形孔隙结构特点导致熔渣内生成大量CA_(6)细晶结构,抗侵蚀效果较差,而少量的气孔簇结构导致在骨料表面形成CA_(6)沉积层并生成更大尺寸CA_(6)晶体桥接区域,从而抵抗熔渣侵蚀。