水泥回转窑过渡带用尖晶石-方镁石-铝酸钙耐火材料的制备

水泥回转窑过渡带由于难以结窑皮和所用耐火材料热导率较高,使得窑体表面温度高,散热损失大。本工作以菱镁矿、白云石和煅烧氧化铝为原料合成了尖晶石-铝酸钙复相轻量骨料,以此为颗粒,以烧结镁砂细粉为基质制备出尖晶石-方镁石-铝酸钙耐火材料。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪等手段研究了合成原料物相组成对耐火材料常温物理性能、荷重软化温度和抗水泥物料侵蚀性能的影响,结果表明:利用菱镁矿、白云石和煅烧氧化铝为原料在1650℃保温4 h可以合成吸水率较低的尖晶石-铝酸钙复相轻量耐火原料。以合成尖晶石-铝酸钙复相材料为骨料可以制备出常温耐压强度较高的尖晶石-方镁石-铝酸钙耐火材料,其高强度得益于合成骨料与方镁石基质的良好结合。尖晶石-方镁石-铝酸钙耐火材料具有较好的抗水泥物料侵蚀性能,可用于水泥回转窑过渡带。

镁铝尖晶石种类对尖晶石-方镁石复相材料烧结性能的影响

分别以3种尖晶石(富镁尖晶石、富铝尖晶石、矾土基富镁尖晶石)与烧结镁砂为主要原料,添加少量硅灰,经1550℃保温3 h热处理后制备了尖晶石-方镁石质试样,并研究了不同种类的尖晶石对尖晶石-方镁石试样烧结性能的影响。结果表明:在富镁尖晶石与烧结镁砂的烧结反应过程中,尖晶石相与方镁石相之间生成了高熔点镁橄榄石相,起桥接作用,提高了试样的结合强度;富铝尖晶石与烧结镁砂的烧结伴随着二次尖晶石的生成,产生了的体积膨胀与烧结收缩相互抵消,线收缩率小,且二次尖晶石的生成产生了柯肯达尔效应,导致试样中存在大量连通的狭长状柯肯达尔空隙,使试样烧结不致密,强度较低;与富镁尖晶石相比,矾土基富镁尖晶石中含有少量杂质,会在反应过程中充当促烧结剂,使得尖晶石-方镁石试样烧结的更加致密。

MgCl_(2)·6H_(2)O溶液对方镁石-镁铝尖晶石耐火材料性能的影响

以电熔镁砂和电熔镁铝尖晶石为原料,以18°Be’、24°Be’、30°Be’三种不同浓度的MgCl_(2)·6H_(2)O溶液和酚醛树脂为结合剂,制备方镁石-镁铝尖晶石耐火材料。以酚醛树脂为对照组,通过研究MgCl_(2)·6H_(2)O溶液对材料常温抗折强度、常温耐压强度、烧结性能、抗热震性能的影响,探明MgCl_(2)·6H_(2)O溶液对材料的作用机理。结果表明,在常温下MgCl_(2)·6H_(2)O溶液能与镁砂反应生成氯氧镁水泥(MOC),MOC在微观下表现为交错互锁的晶须结构,使得耐火材料在干燥后具有非常高的机械强度。当热处理温度为1 700℃、溶液浓度为24°Be’时,材料的常温耐压强度达到79.1 MPa,相较于酚醛树脂提高了58.2%;当热处理温度为1 700℃、溶液浓度为18°Be’时,材料的显气孔率达到16.8%,相较于酚醛树脂降低了13.4%。MgCl_(2)·6H_(2)O溶液浓度的增加有利于提高材料的断裂韧性。MOC和Mg(OH)_(2)在烧成过程中会分解产生活性MgO,促进材料的烧结。此外,分解产生的活性MgO呈类球状,它们分散填充在镁砂颗粒内部裂隙处,形成微孔结构,有利于减缓热震时的热应力冲击。

原料组成对多微孔方镁石-镁铁铝复合尖晶石陶瓷显微结构与性能的影响

利用原位分解合成法,以轻烧MgO、Fe2O3和Al(OH)3为原料,成功制备了多微孔方镁石-镁铁铝复合尖晶石陶瓷,并研究原料组成对其显微结构与性能的影响。研究结果表明:当理论镁铁铝复合尖晶石含量为0%(质量分数,下同)时,试样中颈部连接形成较少,耐压强度较低;当理论镁铁铝复合尖晶石含量为4%~16%时,试样中生成的液相量增多,物质运输速率加大,形成的颈部连接较多,耐压强度较高;当理论镁铁铝复合尖晶石含量为24%时,试样中镁铁铝复合尖晶石生成带来的体积膨胀增多,增大颗粒间距,颈部连接的形成减少,试样的耐压强度减小。同时,当理论镁铁铝复合尖晶石含量为12%~16%时,多微孔方镁石-镁铁铝复合尖晶石陶瓷具有较高的显气孔率(22.3%~24.6%)、较低的体积密度(2.75~2.80 g/cm^(3))和较高的耐压强度(100.6~123.1 MPa)。

不同结合系统刚玉-方镁石-尖晶石浇注料的性能

对比研究了水泥结合和水合氧化铝结合的刚玉 -方镁石 -尖晶石浇注料的性能。结果表明 :二者相比 ,水合氧化铝结合浇注料的需水量较大 ,流动性较差 ,烧结致密化温度高 ,在 1 5 5 0℃下烧结后的强度和致密度低 ,但其抗热震性能及抗渣性能较好。

方镁石-尖晶石耐火材料的抗铜锍侵蚀性研究

采用静态坩埚法研究了不含添加剂以及添加TiO2或ZrO2的方镁石-尖晶石耐火材料于不同温度下的抗铜锍侵蚀性,并与电熔再结合镁铬砖进行了对比。借助SEM和EDAX分析了铜锍侵蚀后方镁石-尖晶石材料的显微结构及各层带的化学组成变化。结果表明:(1)方镁石-尖晶石耐火材料与铜锍反应很微弱,反应层厚度均低于1 mm,铜锍对方镁石-尖晶石耐火材料的侵蚀主要表现为渗透,且渗透深度随温度的升高而增大,当温度超过1 200℃后,铜锍渗透深度急剧增大。(2)添加适量TiO2可提高方镁石-尖晶石耐火材料的抗铜锍渗透性,甚至优于镁铬砖的,TiO2的适宜加入量为2%;ZrO2的引入不能明显改善方镁石-尖晶石耐火材料的抗铜锍渗透性。(3)SEM和EDAX分析显示,铜锍中Cu2S的渗透能力较强,FeS的次之。

水泥熟料及碱盐对方镁石-镁铝尖晶石砖的侵蚀行为

对以电熔镁砂、电熔镁铝尖晶石为原料制备的方镁石-镁铝尖晶石砖进行了不同温度的抗侵蚀试验,研究了水泥熟料及碱盐(K2SO4、KCl)对方镁石-镁铝尖晶石砖的化学组成、矿物组成及显微结构的影响,从而研究其对方镁石-镁铝尖晶石砖的侵蚀行为。结果表明:1)水泥熟料对方镁石-镁铝尖晶石砖的侵蚀过程主要是向砖内渗透,侵蚀砖中方镁石及基质M2S生成低熔物CMS而使M2S、方镁石不断溶解,使砖形成致密的变质层,温度越高,渗透和侵蚀作用越剧烈。2)碱盐通过对砖的液相渗透和气相扩散,在砖中与杂质发生化学反应,生成新的气体并挥发,使砖的表层因碱盐的化学侵蚀而疏松,深层因残碱的沉积而致密。3)实际使用中,碱盐在高温层侵蚀砖中的方镁石及结合相而使高温层疏松,使水泥熟料大量渗透和侵蚀而形成致密的变质层;碱盐在低温层的析晶、沉积,使致密的变质层变厚。而致密且较厚的变质层在温度波动时将导致方镁石-镁铝尖晶石产生严重的结构剥落。

复合添加剂对方镁石-尖晶石砖性能的影响

以电熔镁砂和烧结镁铝尖晶石为原料 ,以TiO2 、ZrO2 、Al2 O3 和Fe2 O3 组成复合添加剂进行正交实验 ,测定了试样的体积密度和耐压强度 ,对实验数据进行了正交直观分析 ,并对试样进行了XRD分析和SEM分析。结果发现 :添加剂影响耐压强度的顺序为TiO2 >ZrO2 >Fe2 O3 >Al2 O3 ;试样的主晶相为方镁石 ,次晶相为尖晶石 ,同时还有少量玻璃相 ;试样的大小颗粒均与基质结合紧密 ,基质中有脱溶晶相 ,此晶相发育良好。

Al在方镁石-尖晶石材料中作用机理研究

本研究以电熔镁砂、尖晶石、金属铝粉为原料制成方镁石-尖晶石材料,研究该材料在高温使用条件下金属Al的高温反应行为以及产物的变化。在高温条件下获得了Mg-Al-(Si)-O-N系非氧化物结合的、性能优异的方镁石-尖晶石材料。通过XRD物相检测及SEM显微结构分析,发现在材料的气孔中及镁砂颗粒表面生成大量纤维及六方片状晶体,经XRD及EDS检测,确定该物相为M1.75Si1.75Al3.5O3N5。研究表明,方镁石-尖晶石材料中添加金属Al,由于在使用条件下形成了一系列的氮化物或氮氧化物的非氧化物结合相,不仅能提高材料的热震性能,还能提高材料的抗侵蚀等使用性能,对研究开发RH精炼炉无铬化材料具有重大意义。

水泥窑用方镁石-铁铝尖晶石砖的性能研究

以电熔镁砂、铁粉、氧化铁粉和-αAl2O3粉为原料,制备方镁石-铁铝尖晶石砖,研究了烧结温度和铁加入量对方镁石-铁铝尖晶石砖性能的影响,采用XRD和SEM对试样的物相组成和显微结构进行了分析和表征。结果表明,提高烧结温度有利于方镁石-铁铝尖晶石砖性能的提高,1 500℃烧成的试样最致密,综合性能较好,增大铁加入量不利于方镁石-铁铝尖晶石砖性能的提高。与直接结合镁铬砖相比,方镁石-铁铝尖晶石砖的常温耐压强度、抗折强度和热震稳定性较好,挂窑皮性和抗侵蚀性与其相近。

不同尖晶石含量多孔方镁石-尖晶石陶瓷的抗水泥熟料侵蚀性能

将显气孔率相近（25％～29％）、不同尖晶石含量（O，25％，50％，75％，100％，质量分数）的多孔方镁石-尖晶石陶瓷与水泥熟料在1600℃下进行反应，研究了不同尖晶石含量下该陶瓷的显微结构与抗水泥熟料侵蚀性能。结果表明：在1600℃下与水泥熟料反应时，该陶瓷中方镁石相向水泥熟料中溶解的速率很慢，而尖晶石相的则很快；随着尖晶石含量的增加，该陶瓷与水泥熟料反应时两者界面处的液相量增多，使其被水泥熟料侵蚀的程度增大，但同时液相黏度的增大阻止了水泥熟料的进一步渗透、减少了两者的接触面积，降低了其侵蚀指数。

替代燃料对水泥窑用方镁石-复合尖晶石材料的侵蚀

为了解采用可燃性废弃物作为替代燃料煅烧水泥熟料时产生的气氛对水泥窑烧成带用方镁石-复合尖晶石砖的侵蚀情况,首先进行了化学试剂V2O5分别与高纯镁砂和镁铝尖晶石砂在1 500℃下的反应试验;然后以高纯镁砂、高铁镁砂、铁铝尖晶石砂为原料,于1 600℃烧成制备了方镁石-复合尖晶石坩埚试样,按水泥熟料、橡胶轮胎、石油焦的质量分数分别为50%、25%、25%配成侵蚀介质,采用静态坩埚法进行了替代燃料对方镁石-复合尖晶石材料的侵蚀试验(1 450℃保温3 h)。利用XRD检测了试样的物相组成,采用SEM观察和分析了气氛侵蚀后试样的显微形貌。结果表明:1)V2O5与MA中的Mg O反应产生刚玉相和钒酸镁,破坏了尖晶石结构,并伴随较大的体积膨胀而破坏了砖的结构。因此,在水泥窑使用替代燃料的情况下,方镁石-复合尖晶石砖中不适合加入镁铝尖晶石。2)替代燃料燃烧产生的SO3、V2O5等酸性气体沿着气孔和晶界向砖内扩散,在气孔和晶界处聚集,与方镁石-复合尖晶石材料中的Ca O、Mg O反应生成Ca3(VO4)2、Mg3(VO4)2、Ca SO4、Mg SO4,产生体积效应,不利于材料的稳定;另外还与水泥熟料中的C2S反应生成Ca SO4和低熔点相,不利于窑皮的稳定。

FeAl_2O_4对方镁石-铁铝尖晶石质耐火材料性能的影响

以高纯镁砂（5～2、≤2和≤0．088mm）、电熔铁铝尖晶石（3～1和≤0．088mm）为原料，亚硫酸纸浆废液为结合剂，配料混练后机压成型为Ф36mm×36mm及25mm×25mm×140mm的试样，经110℃24h烘干，然后于1650℃3h热处理。采用热膨胀仪、弹性模量仪、SEM等对试样进行了分析研究，分别研究了FeAl2O4粒度（3～1或≤0．088mm）及加入量（质量分数为0、2％、4％、6％、8％、10％、12％）对方镁石一铁铝尖晶石质耐火材料性能的影响。结果表明：随着FeAl2O4添加量的增加，试样的常温强度、线膨胀系数、弹性模量降低。FeAl2O4以细粉形式加入时，试样的常温强度、弹性模量比以颗粒形式加入的要大；加入约4％（W）FeAl2O4就能明显改善镁质制品的抗热震性，其抗热震提高的机制以微裂纹增韧为主；固定尖晶石加入量为8％（W），尖晶石以细粉形式加入时，试样中FeAl2O4可完全反应为（Mg，Fe）Al2O4，以颗粒形式加入时，仅会在颗粒周围生成少量（Mg，Fe）Al2O4。

Y-PSZ加入量对方镁石-尖晶石质耐火材料性能的影响

为了改善方镁石-尖晶石质耐火材料的性能,以高纯镁砂颗粒(5~2和≤2 mm)、电熔镁砂细粉(≤0.088 mm)和预合成烧结富镁尖晶石(≤1 mm)为主要原料,以Y-PSZ为添加剂,经1 650℃保温3 h烧成了方镁石-尖晶石试样,研究了Y-PSZ加入量(w)为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%时对该材料性能的影响。采用国标进行各项性能检测,采用X射线衍射仪和扫描电镜-能谱仪做显微结构分析。结果表明:1)烧成后,Zr O2由单斜相转变为四方相;2)随着Y-PSZ的加入,试样的抗热震性得到显著提高;3)从显微结构照片可以看出,加入Y-PSZ后方镁石晶粒明显长大,同时试样的断裂机制由穿晶断裂转变为沿晶断裂。当Y-PSZ的加入量(w)为0.5%~1.0%时,试样的综合性能最优。

氧化钛对方镁石-尖晶石制品烧结及热膨胀性能的影响

为保证方镁石-尖晶石制品性能安全稳定,以电熔镁砂、高纯镁砂、a-氧化铝微粉和氧化铬微粉为主要原料,研究分析添加剂氧化钛对方镁石-尖晶石免烧成制品常温性能、烧结性能以及热膨胀性的影响.研究表明:添加剂氧化钛可以降低方镁石-尖晶石免烧成制品中尖晶石原位反应的开始温度,促进方镁石-尖晶石免烧成制品的固相反应烧结,烧结产生的体积收缩削弱了方镁石-尖晶石制品中尖晶石原位反应在1 100~1 300℃的过度体积膨胀.适量引入氧化钛有利于提高方镁石-尖晶石免烧成制品的热震稳定性,当氧化钛加入量为4%时,方镁石-尖晶石免烧成制品热震前后试样常温耐压强度保持率最高.

Al、Mg添加剂对方镁石-尖晶石-碳砖性能的影响

采用烧结镁铝尖晶石、电熔镁砂和鳞片石墨为主要原料 ,研究了方镁石 -尖晶石 -碳砖中添加的金属Al、Mg和不同Mg/Al比对其碳化后残存膨胀率、热膨胀率和N2 中 15 0 0℃ ,1.5h处理后的失重率的影响。结果表明 :添加适量Al。

添加浮选镁砂颗粒和Al_(2)O_(3)细粉对方镁石-尖晶石砖性能的影响

以烧结镁砂、浮选镁砂、电熔镁铝尖晶石和煅烧Al_(2)O_(3)细粉为主要原料,以木质素磺酸钙为结合剂,经混练、成型、1650℃烧成制备了方镁石-尖晶石砖,主要研究了以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒以及在此基础上外加不同量煅烧Al_(2)O_(3)细粉(质量分数分别为0、3%和5%)对方镁石-尖晶石砖性能的影响。结果表明:1)以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。2)在以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖中,随着煅烧Al_(2)O_(3)细粉引入量的增多,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。

镁铝尖晶石对方镁石-复合尖晶石砖性能及抗V_2O_5侵蚀性的影响

以高纯镁砂、高铁镁砂、铁铝尖晶石砂、镁铝尖晶石为原料,于1 600℃烧成制备了方镁石-复合尖晶石试样,研究不同镁铝尖晶石对试样性能的影响,采用SEM观察和分析了V_2O_5气氛侵蚀后试样的微观形貌。结果表明:添加75MA和90MA的试样,显气孔率随着尖晶石含量的增加先增加后降低;添加66MA的试样,显气孔率随着尖晶石含量增加而增加;添加三种尖晶石的试样,耐压强度、高温抗折强度均随着尖晶石含量增加而降低;添加12%75MA和90MA试样的热震稳定性好于添加66MA的试样;添加90MA的试样,尖晶石含量越高,试样的抗侵蚀性越好;添加66MA尖晶石的试样,尖晶石含量越高,试样的抗侵蚀性越差;当试样中MA含量相同时,Al_2O_3含量越高,试样的抗V_2O_5侵蚀性越好。

不同C/S渣对方镁石-尖晶石材料侵蚀机理研究

采用静态坩埚法研究不同C/S渣对方镁石-尖晶石材料在1 600℃下的侵蚀状况.利用Factsage软件对侵蚀趋势和结果预先模拟,借助于SEM和EDS分析不同渣侵蚀方镁石-尖晶石材料后的显微结构和各层带的相组成变化,并与模拟结果进行对比分析.结果表明:1)基质内MgO溶解入渣内降低渣的黏度;2)当C/S≥2.5时,渣渗透至试样内的β-C2S冷却过程中晶型转变为γ-C2S,导致试样的粉化.3)渣中低熔点硅酸盐相主要是沿气孔和晶界向材料内部渗透.

含铁添加剂对水泥窑方镁石-尖晶石砖性能的影响

在方镁石_尖晶石材料中 ,加入三种不同类型的含Fe2 O3 添加剂 ,均能提高材料的常温性能、热稳定性和挂窑皮性 .用加入适量的含Fe2 O3 添加剂的方镁石_尖晶石砖来代替水泥窑烧成带的镁铬砖 。