氧化鑭對(duì)水泥窰用方鎂石、復(fù)合尖晶石磚結(jié)構(gòu)與性能的影響

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(duì)剛玉尖晶石磚性能的影響,通過(guò)對(duì)比試樣的顯氣孔率、體積密度、常溫耐壓強(qiáng)度、高溫抗折強(qiáng)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(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)良.

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(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),測(cè)定了試樣的體積密度和耐壓強(qiáng)度,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了正交直觀分析,并對(duì)試樣進(jìn)行了xrd分析和sem分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):添加劑影響耐壓強(qiáng)度的順序?yàn)閠io2>zro2>fe2o3>al2o3;試樣的主晶相為方鎂石,次晶相為尖晶石,同時(shí)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。

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(lái),燒成帶大部分時(shí)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(shí)燒成帶也曾用過(guò)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(kāi)始的60d左右經(jīng)過(guò)8年的時(shí)間到2002年上半年,也只有128d。由于窯型短,燒成帶火力相對(duì)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(yán)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

本文對(duì)國(guó)內(nèi)外方鎂石-尖晶石磚的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述,并探討了國(guó)產(chǎn)水泥窯用方鎂石-尖晶石磚的研究方向

以電熔氧化鎂、電熔鎂鋁尖晶石為主要原料,分別加入tio2、al2o3、fe2o3、cao添加劑予以改性,通過(guò)高溫?zé)Y(jié)制成方鎂石—尖晶石試樣,研究其物理性能。結(jié)果表明:添加一定量的tio2對(duì)方鎂石—尖晶石的物理性能有大幅度的改善;隨著al2o3、fe2o3、cao加入量的增加試樣的常溫抗壓強(qiáng)度及體積密度有所提高;xrd分析證明試樣基質(zhì)主晶相為mgo,次晶相為尖晶石;sem分析可看到基質(zhì)與顆粒間反應(yīng)層較薄,結(jié)合不緊密,硅酸鹽相表面有少量脫溶相

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(qiáng)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(dá)到319d,取得了目前國(guó)內(nèi)大型鋅揮發(fā)窯的最長(zhǎng)應(yīng)用周期。

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(duì)方鎂石-鐵鋁尖晶石磚性能的影響,采用xrd和sem對(duì)試樣的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)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(qiáng)度、抗折強(qiáng)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、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(duì)方鎂石-鐵鋁尖晶石磚性能的影響，采用xrd和sem對(duì)試樣的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)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(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和熱震穩(wěn)定性較好，掛窯皮性和抗侵蝕性與其相近。

鎂鋁尖晶石磚是針對(duì)大型水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶與過(guò)渡帶使用周期不同步、壽命低等問(wèn)題,通過(guò)對(duì)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(qiáng)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(guò)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。

3.4.4鎂鐵鋁尖晶石材料的理化指標(biāo) 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(jí)配混合，在全自動(dòng)液壓機(jī)上成型，經(jīng)1650℃以上 的高溫?zé)珊?，進(jìn)行理化指標(biāo)檢測(cè)，如表3。 表3mgo-hercynite材料的理化指標(biāo) 項(xiàng)目單位魯中鎂鐵鋁 磚 國(guó)外鎂鐵鋁 磚 國(guó)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(qiáng)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

1燒成帶耐火材料的無(wú)鉻化對(duì)占世界水泥總量50%的中國(guó)水泥工業(yè)來(lái)說(shuō),降低污染排放強(qiáng)度尤為重要,尤其是水泥中的劇毒六價(jià)鉻。水泥中的六價(jià)鉻主要來(lái)源于回轉(zhuǎn)窯燒成帶的鎂鉻質(zhì)耐火材料。

各種mgo原料對(duì)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(guó)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(yáng)工學(xué)院（河南科技大學(xué)）(wflskd)，授權(quán)號(hào)：833bf950-0648-4493-a037-9e4200bb770d 下載時(shí)間：2010年12月4日

以電熔鎂鋁尖晶石和中檔鎂砂為原料,采用適當(dāng)?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(dá)38次。制品在大型干法水泥回轉(zhuǎn)窯冷卻帶使用,效果達(dá)到了西德雷法公司的同類產(chǎn)品水平。

系統(tǒng)論述了鐵鋁尖晶石(feo.al2o3)的合成、鐵的存在價(jià)態(tài)對(duì)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(shí)還指出了鎂鐵鋁尖晶石磚未來(lái)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(jiǎn)單化。

試驗(yàn)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(jiǎn)單，成本、價(jià)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(guó)中、小型水泥回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用。

試驗(yàn)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(jiǎn)單，成本、價(jià)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(guó)中、小型經(jīng)回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用。

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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),總體性能超過(guò)了鎂鉻磚,滿足了大型回轉(zhuǎn)窯燒成帶的無(wú)鉻化要求。

鎂鐵尖晶石磚具有無(wú)鉻環(huán)保優(yōu)勢(shì)、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(shí)際應(yīng)用中,該磚使用壽命超過(guò)1年,燒成帶掛窯皮迅速,窯皮厚度均勻穩(wěn)定,耐火磚無(wú)大塊垮落現(xiàn)象,停窯無(wú)耐火磚剝落現(xiàn)象,窯筒體溫度低、熱能損耗少。國(guó)產(chǎn)鎂鐵尖晶石磚與國(guó)外同類產(chǎn)品相比,具有訂貨周期短、價(jià)格低、備用量少、售后服務(wù)方便等優(yōu)勢(shì)。

針對(duì)鎂質(zhì)澆注料在使用過(guò)程中抗渣滲透能力差,易剝落等問(wèn)題,本實(shí)驗(yàn)加入鋁鎂尖晶石對(duì)鎂質(zhì)澆注料進(jìn)行改性研究。實(shí)驗(yàn)分為兩部分:先將鎂砂細(xì)粉、鎂質(zhì)添加劑和鋁鎂尖晶石細(xì)粉等機(jī)壓成型,進(jìn)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(xì)粉、氧化鋁微粉、鋁鎂尖晶石細(xì)粉和鎂質(zhì)添加劑為基質(zhì),按骨料:細(xì)粉=75∶25進(jìn)行配制,研究鋁鎂尖晶石加入量對(duì)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(jìn)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(qiáng)度大,抗渣性能最好,由于鎂鋁尖晶石生成時(shí)體積膨脹,使得材料結(jié)構(gòu)致密化;同時(shí)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。

研究測(cè)定了水泥量和mgo中細(xì)顆粒的不同加入量對(duì)鋁鎂澆注料原位形成尖晶石的影響。研究了在高溫?zé)珊?水泥和氧化鎂對(duì)澆注料中的尖晶石和黑復(fù)鋁鈦石的形成、尖晶石的al_2o_3量和有關(guān)的物理變化的影響,還發(fā)現(xiàn)了所加mgo細(xì)粉量大時(shí)可促進(jìn)尖晶石的形成,同時(shí)還得到較好的永久線變化,但是水泥量不能太高?？紤]到尖晶石的形成和plc,發(fā)現(xiàn)適宜配比為3%水泥、50%mgo細(xì)粉或4%水泥、34%mgo細(xì)粉,mgo總的加入量為6%。水泥量和所加mgo的細(xì)粉量共同對(duì)尖晶石的al_2o_3量的綜合影響是不清楚的。僅僅觀察到了尖晶石的al_2o_3量一般來(lái)說(shuō)是隨著燒成溫度的升高而增加。這些研究結(jié)果明顯的表明,液相增加到某一水平可促進(jìn)尖晶石更多的形成,并得到較好的膨脹特性。因此,為了使所形成尖晶石的al_2o_3量增加,升高溫度比增加液相效果更好。

對(duì)5000t.d-1的大型干法水泥回轉(zhuǎn)窯過(guò)渡帶用后鎂鋁尖晶石磚(lmlj-80)分別進(jìn)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(jī)理。研究結(jié)果表明:水泥熟料對(duì)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(guò)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。

研究了成型受壓方向?qū)Ψ芥V石尖晶石碳磚熱膨脹率、抗渣等性能的影響,實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:平行受壓方向上的熱膨脹率大于垂直受壓方向上的熱膨脹率,平行受壓方向上的抗渣性優(yōu)于垂直受壓方向上的抗渣性,并從顯微鏡觀察到了含石墨耐火磚石墨的趨向分布情況