含鐵添加劑對水泥窯方鎂石尖晶石磚性能影響

本文對國內(nèi)外方鎂石-尖晶石磚的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀進行了概述,并探討了國產(chǎn)水泥窯用方鎂石-尖晶石磚的研究方向

以白剛玉、板狀剛玉、鎂鋁尖晶石、氧化鋁微粉為原料,研究了不同尖晶石添加量對剛玉尖晶石磚性能的影響,通過對比試樣的顯氣孔率、體積密度、常溫耐壓強度、高溫抗折強度、抗熱震性能和抗lf爐渣侵蝕性能,表明尖晶石添加量在10％～20％之間剛玉尖晶石磚的各項性能指標優(yōu)良.

以電熔鎂砂、鐵粉、氧化鐵粉和-αal2o3粉為原料,制備方鎂石-鐵鋁尖晶石磚,研究了燒結(jié)溫度和鐵加入量對方鎂石-鐵鋁尖晶石磚性能的影響,采用xrd和sem對試樣的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)進行了分析和表征。結(jié)果表明,提高燒結(jié)溫度有利于方鎂石-鐵鋁尖晶石磚性能的提高,1500℃燒成的試樣最致密,綜合性能較好,增大鐵加入量不利于方鎂石-鐵鋁尖晶石磚性能的提高。與直接結(jié)合鎂鉻磚相比,方鎂石-鐵鋁尖晶石磚的常溫耐壓強度、抗折強度和熱震穩(wěn)定性較好,掛窯皮性和抗侵蝕性與其相近。

以電熔鎂砂和燒結(jié)鎂鋁尖晶石為原料,以tio2、zro2、al2o3和fe2o3組成復(fù)合添加劑進行正交實驗,測定了試樣的體積密度和耐壓強度,對實驗數(shù)據(jù)進行了正交直觀分析,并對試樣進行了xrd分析和sem分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):添加劑影響耐壓強度的順序為tio2>zro2>fe2o3>al2o3;試樣的主晶相為方鎂石,次晶相為尖晶石,同時還有少量玻璃相;試樣的大小顆粒均與基質(zhì)結(jié)合緊密,基質(zhì)中有脫溶晶相,此晶相發(fā)育良好。

以電熔鎂砂、鐵粉、氧化鐵粉和α-al2o3粉為原料，制備方鎂石-鐵鋁尖晶石磚，研究了燒結(jié)溫度和鐵加入量對方鎂石-鐵鋁尖晶石磚性能的影響，采用xrd和sem對試樣的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)進行了分析和表征。結(jié)果表明，提高燒結(jié)溫度有利于方鎂石-鐵鋁尖晶石磚性能的提高，1500℃燒成的試樣最致密，綜合性能較好，增大鐵加入量不利于方鎂石-鐵鋁尖晶石磚性能的提高。與直接結(jié)合鎂鉻磚相比，方鎂石-鐵鋁尖晶石磚的常溫耐壓強度、抗折強度和熱震穩(wěn)定性較好，掛窯皮性和抗侵蝕性與其相近。

3.4.4鎂鐵鋁尖晶石材料的理化指標 以電熔鎂砂、高純燒結(jié)鎂砂、氧化鋁微粉以及合成出的hercynite 尖晶石按照顆粒級配混合，在全自動液壓機上成型，經(jīng)1650℃以上 的高溫?zé)珊?，進行理化指標檢測，如表3。 表3mgo-hercynite材料的理化指標 項目單位魯中鎂鐵鋁 磚 國外鎂鐵鋁 磚 國外鎂鉻磚 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 體積密度g/cm3≥2.9≥2.9≥3.0 常溫耐壓強度mpa≥50≥60≥50 荷重軟化溫 度，0.2mpa ℃≥1650≥1650≥1650 導(dǎo)熱系數(shù)，λ w/m.k （熱線法）※ 350℃3.4634.5

以電熔鎂鋁尖晶石和中檔鎂砂為原料,采用適當?shù)墓ぱ兄屏随V鋁尖晶石磚,制品性能優(yōu)良,尤其是熱震穩(wěn)定性高達38次。制品在大型干法水泥回轉(zhuǎn)窯冷卻帶使用,效果達到了西德雷法公司的同類產(chǎn)品水平。

試驗用合mgo和含al2o3原料生產(chǎn)不燒方供石-尖晶石磚。這種磚具有耐侵蝕、抗熱震、耐磨損等優(yōu)良性能，且生產(chǎn)工藝簡單，成本、價格低。在水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶使用，取得較好的效果，表明它適合我國中、小型水泥回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用。

試驗用含ｍｇｏ和含ａｌ２ｏ３原攻方鎂石－尖晶石磚。這種磚具有耐侵蝕、抗熱震、耐磨損等優(yōu)良性能，且生產(chǎn)工藝簡單，成本、價格低。在水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶使用，取得較好的效果，表明它適合我國中、小型經(jīng)回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用。

1燒成帶耐火材料的無鉻化對占世界水泥總量50%的中國水泥工業(yè)來說,降低污染排放強度尤為重要,尤其是水泥中的劇毒六價鉻。水泥中的六價鉻主要來源于回轉(zhuǎn)窯燒成帶的鎂鉻質(zhì)耐火材料。

鎂鋁尖晶石磚是針對大型水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶與過渡帶使用周期不同步、壽命低等問題,通過對原料、配料和燒成制度等的優(yōu)化而研發(fā)的。該產(chǎn)品具有氣孔率低、強度高、熱真穩(wěn)定性好、抗侵蝕性優(yōu)良等特性。該產(chǎn)品使得過渡帶與燒成帶材料同步消耗,提高了回轉(zhuǎn)窯窯襯的使用壽命。

系統(tǒng)論述了鐵鋁尖晶石(feo.al2o3)的合成、鐵的存在價態(tài)對鎂鐵鋁尖晶石磚性能的影響,并闡述了采用預(yù)合成鐵鋁尖晶石制備的鎂鐵鋁尖晶石磚在水泥窯上的出色使用性能,指出其完全可以替代現(xiàn)有鎂鉻磚,是水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶用耐火材料的發(fā)展方向;同時還指出了鎂鐵鋁尖晶石磚未來的研究方向是降低磚的熱導(dǎo)率以及控制鐵鋁尖晶石合成氣氛的簡單化。

各種mgo原料對鎂尖晶石磚的高溫性能之影響 作者：桂明璽 作者單位： 刊名：國外耐火材料 英文刊名：foreignrefractories 年，卷(期)：2001，26(5) 被引用次數(shù)：0次 本文鏈接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/periodical_gwnhcl200105010.aspx 授權(quán)使用：洛陽工學(xué)院（河南科技大學(xué)）(wflskd)，授權(quán)號：833bf950-0648-4493-a037-9e4200bb770d 下載時間：2010年12月4日

為了研究水泥窯無鉻化和在使用替代燃料等新環(huán)境下水泥熟料對磚的侵蝕機制,本實驗以高純鎂砂、鐵鋁尖晶石、高鐵鎂砂為原料制備出了方鎂石-復(fù)合尖晶石磚,研究了氧化鑭對復(fù)合尖晶石磚結(jié)構(gòu)與性能的影響。隨著氧化鑭含量增加,試樣的體積密度、耐壓強度、抗折強度、粘結(jié)強度、荷重軟化溫度、高溫抗折強度均增加;氧化鑭與sio2反應(yīng)生成硅酸鑭,硅酸鑭為高熔點礦物相,使材料由硅酸鹽結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)橛晒杷徼|直接結(jié)合,增加了材料的抗侵蝕性和抗?jié)B透性;水泥熟料中的主要礦物相為c2s,加入氧化鑭能穩(wěn)定水泥熟料中的c2s,防止窯皮的脫落,提高了耐火材料的掛窯皮性。

我公司回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為φ3.962m×42.672m2000t/d預(yù)分解窯,1995年投產(chǎn)以來,燒成帶大部分時間使用直接結(jié)合鎂鉻磚,投產(chǎn)初期和2002年出現(xiàn)紅窯事故時燒成帶也曾用過普通磷酸鹽磚,其壽命周期只有20d左右。而燒成帶使用直接結(jié)合鎂鉻磚,其壽命周期從開始的60d左右經(jīng)過8年的時間到2002年上半年,也只有128d。由于窯型短,燒成帶火力相對集中,使用直接結(jié)合鎂鉻磚,2002年前窯襯耐火磚一直不能提高使用壽命,常常一年多次更換耐火磚,嚴重制約了生產(chǎn)。自2002年7月使用方鎂石復(fù)合尖晶石磚后大大提高了回轉(zhuǎn)窯耐火磚的使用壽命,為我

鎂鐵尖晶石磚具有無鉻環(huán)保優(yōu)勢、良好的熱震穩(wěn)定性、良好的掛"窯皮"能力、良好的耐侵蝕性能、低熱膨脹和低熱導(dǎo)率,和較好的結(jié)構(gòu)柔韌性。在實際應(yīng)用中,該磚使用壽命超過1年,燒成帶掛窯皮迅速,窯皮厚度均勻穩(wěn)定,耐火磚無大塊垮落現(xiàn)象,停窯無耐火磚剝落現(xiàn)象,窯筒體溫度低、熱能損耗少。國產(chǎn)鎂鐵尖晶石磚與國外同類產(chǎn)品相比,具有訂貨周期短、價格低、備用量少、售后服務(wù)方便等優(yōu)勢。

以新理論、新工藝合成出了結(jié)晶完好、質(zhì)地均勻的鐵鋁尖晶石,并以合成的鐵鋁尖晶石為原料制備了鎂鐵鋁尖晶石磚。大量應(yīng)用結(jié)果表明,研制的鎂鐵鋁尖晶石磚具有窯皮形成迅速、穩(wěn)定、導(dǎo)熱率小及使用壽命長等優(yōu)點,總體性能超過了鎂鉻磚,滿足了大型回轉(zhuǎn)窯燒成帶的無鉻化要求。

采用鎂鋁鉻復(fù)合尖晶石及電熔鎂砂為主要原料,加入特殊添加劑生產(chǎn)而成的特種鎂鋁鉻復(fù)合尖晶石磚,具有抗侵蝕、耐磨損、抗剝落、與鋅浸出渣親和能力強等特性。經(jīng)云南蒙自礦冶銦鋅廠φ4.15×58m大型鋅揮發(fā)窯反應(yīng)帶應(yīng)用,壽命達到319d,取得了目前國內(nèi)大型鋅揮發(fā)窯的最長應(yīng)用周期。

對5000t.d-1的大型干法水泥回轉(zhuǎn)窯過渡帶用后鎂鋁尖晶石磚(lmlj-80)分別進行了外觀觀察及物理性能、xrd、sem和edax等分析,探討了其損毀機理。研究結(jié)果表明:水泥熟料對鎂鋁尖晶石磚的侵蝕不是其損毀的主要原因,而堿鹽的沉積和熱震綜合作用下的結(jié)構(gòu)剝落和熱剝落是過渡帶用鎂鋁尖晶石磚損毀的主要形式。因此,提高鎂鋁尖晶石磚的韌性和抗剝落性是提高爐襯壽命的重要措施之一。

烏克蘭耐火材料研究院研究了含有不同尖晶石的剛玉一尖晶石材料的性能。試驗用主要原料為電熔剛玉、w（α-al2o3）≥95％的氧化鋁粉以及不同組成的鋁鎂尖晶石。分散劑采用安邁公司生產(chǎn)的分散氧化鋁ads1和adw1。

針對鎂質(zhì)澆注料在使用過程中抗渣滲透能力差,易剝落等問題,本實驗加入鋁鎂尖晶石對鎂質(zhì)澆注料進行改性研究。實驗分為兩部分:先將鎂砂細粉、鎂質(zhì)添加劑和鋁鎂尖晶石細粉等機壓成型,進行高溫?zé)崽幚?研究其物相組成和顯微結(jié)構(gòu);然后以電熔鎂砂為骨料,電熔鎂砂細粉、氧化鋁微粉、鋁鎂尖晶石細粉和鎂質(zhì)添加劑為基質(zhì),按骨料:細粉=75∶25進行配制,研究鋁鎂尖晶石加入量對鎂質(zhì)澆注料性能的影響。結(jié)果表明:在鎂質(zhì)材料中引入尖晶石,能促進結(jié)構(gòu)致密化;加入9%的鋁鎂尖晶石的澆注料試樣顯氣孔率低,線變化率小,體積密度大,強度大,抗渣性能最好,由于鎂鋁尖晶石生成時體積膨脹,使得材料結(jié)構(gòu)致密化;同時能有效吸收渣中cao及feox等成分,減少渣的滲透作用,從而提高了澆注料的抗渣性能。

含尖晶石的耐火材料廣泛應(yīng)用于冶金行業(yè)。本文研究了富鎂尖晶石細粉加入量對鎂鋁澆注料顯氣孔率、抗折強度和抗渣性能的影響。通過對不同溫度處理后試樣的性能檢測和試樣抗渣性能的研究發(fā)現(xiàn),鎂鋁澆注料中富鎂尖晶石細粉的加入量有一個較佳的范圍,在這個范圍內(nèi),澆注料的相關(guān)性能較好。