水泥和氧化镁细粉对铝镁浇注料原位形成尖晶石的影响

曾有研究表明,tio2可以使镁铝硅酸盐液相再结晶,形成二次mgo-al2o3尖晶石,并促进尖晶石的致密化。为此,土耳其研究人员研究了添加tio2对无水泥铝镁浇注料中生成原位尖晶石的影响。基础试样(记为t0)的配比(w)为:1~6、0.04~1和≤0.04mm的板状氧化铝分别为37.2%、33.6%、8.2%,0.04~

研究了添加不同含量ma尖晶石(0、5%、8%、12%)对镁质浇注料性能的影响。结果表明:(1)随着ma尖晶石含量的增加,试样常温抗折、耐压强度降低,而经1550℃3h和1100℃3h热处理后强度呈先增加后下降的变化规律;(2)当ma尖晶石添加量为8%时,试样经1550℃3h和1100℃3h热处理后强度均达到最佳值,两者强度比接近于1;1400℃0.5h热处理条件下高温抗折强度也达到最佳值,可判断材料具有较好的抗剥落性和热震稳定性;(3)添加的ma尖晶石作为晶核,促进基质中"αal2o3微粉与mgo反应形成原位尖晶石,促进烧结,强化基质,有利于增强试样的强度。

针对镁质浇注料在使用过程中抗渣渗透能力差,易剥落等问题,本实验加入铝镁尖晶石对镁质浇注料进行改性研究。实验分为两部分:先将镁砂细粉、镁质添加剂和铝镁尖晶石细粉等机压成型,进行高温热处理,研究其物相组成和显微结构;然后以电熔镁砂为骨料,电熔镁砂细粉、氧化铝微粉、铝镁尖晶石细粉和镁质添加剂为基质,按骨料:细粉=75∶25进行配制,研究铝镁尖晶石加入量对镁质浇注料性能的影响。结果表明:在镁质材料中引入尖晶石,能促进结构致密化;加入9%的铝镁尖晶石的浇注料试样显气孔率低,线变化率小,体积密度大,强度大,抗渣性能最好,由于镁铝尖晶石生成时体积膨胀,使得材料结构致密化;同时能有效吸收渣中cao及feox等成分,减少渣的渗透作用,从而提高了浇注料的抗渣性能。

以轻质刚玉-尖晶石陶瓷颗粒为骨料,以白刚玉细粉、90尖晶石细粉、镁砂细粉、α-al2o3微粉、sio2微粉为基质料,在固定镁砂细粉和白刚玉细粉的总质量分数为17.5%的情况下,改变镁砂细粉的质量分数(分别为0、3.5%、6.5%、9.5%和12.5%),制备成5种轻骨料刚玉-尖晶石浇注料试样,经110、1100和1600℃热处理后,检测试样的常温物理性能,并分析试样的相组成和显微结构。结果表明:1)随着镁砂细粉加入量的增加,不同温度热处理后试样的显气孔率和体积密度的变化均不大;110℃热处理后试样的强度有增大的趋势,而1100和1600℃热处理后试样的强度则有减小的趋势;1100℃烧后试样的线膨胀率有增大的趋势,而1600℃烧后线膨胀率显著增大;试样基质的显微结构变疏松,平均孔径和孔隙率增大。2)当镁砂细粉加入量(w)为3.5%和6.5%时,试样的抗渣渗透性相对较强,而抗渣侵蚀性相对较差;当镁砂细粉加入量(w)增加到9.5%和12.5%时,试样的抗渣侵蚀性显著提高,而抗渣渗透性显著下降。

在保持mgo化学成分总量不变的前提下,研究了镁砂细粉、sio2含量对al2o3-尖晶石浇注料性能的影响。结果发现:适量的镁砂细粉和sio2微粉能提高浇注料强度,降低显气孔率,提高抗渣渗透性

在早期的水泥回转窑中,高温带内衬主要采用的是高铝(70%～80%)质耐火材料。随着烧结温度的进一步提高和生产能力的不断增加,镁铬砖因其对碱性水泥成分的惰性和良好的结窑皮能力,在20世纪六、七十年代作为内衬材料被广泛应用于水泥回

以板状刚玉为骨料,电熔白刚玉、电熔尖晶石、al2o3微粉和纯铝酸钙水泥为基质,研究了纯铝酸钙水泥加入量对刚玉-尖晶石浇注料抗侵蚀性能的影响.结果表明:纯铝酸钙水泥加入量为4%时,浇注料的侵蚀、渗透指数最大,抗渣侵蚀性能最差;水泥含量≥6%时抗渣侵蚀、渗透指数明显下降,抗渣性逐渐改善.水泥加入量影响浇注料的抗侵蚀性能主要与基质中的物相组成和显微结构有关.随水泥加入量的增加,水泥中的cao与al2o3反应形成六铝酸钙,基质中刚玉的含量减少;渣中的cao与刚玉颗粒反应形成六铝酸钙,产生体积膨胀堵塞气孔,抑制了渣的渗透,使得抗渣侵蚀性能得到改善.

首先研究了单一和复合促凝剂对纯铝酸钙水泥凝结和硬化速率的影响,在此基础上,研究了复合促凝剂中naoh与naalo2的质量比对该水泥质量分数为4%的刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:li2co3和lioh对水泥的促凝作用比naalo2和naoh更显著,且促凝剂的添加量越多,水泥凝结所需时间越短;不同naoh与naalo2质量比的复合促凝剂均能使水泥的凝结和硬化速率加快,但促凝剂中na+的引入使浇注料的抗弯强度、抗压强度、热震稳定性降低,而体积密度、显气孔率、抗渣蚀性能变化不大。

研究了镁砂细粉含量对mgo-sio2-h2o系结合的矾土基铝镁浇注料的流动性、常温物理性能及抗渣性的影响。结果表明:随镁砂细粉含量的增加,浇注料烘后强度增加,但过多的镁砂细粉又使强度下降;随镁砂细粉含量的增加,浇注料的抗渣性逐渐恶化,特别是抗渣渗透性下降严重。

第3卷第2期材　料　与　冶　金　学　报vol13no12　 　收稿日期:2004204212. 　作者简介:孙丽枫(1976—),女,河北昌黎人,硕士研究生,e2mail:green1feng@163.com;于景坤(1960—),男,辽宁康平人, 东北大学教授. 2004年6月journalofmaterialsandmetallurgyjune2004 添加轻烧氧化镁对镁铝尖晶石轻质耐火 材料烧结性能的影响 孙丽枫,于景坤 (东北大学　材料与冶金学院,辽宁沈阳110004) 摘　要:以工业氧化铝和重烧氧化镁为原料,通过添加轻烧氧化镁微粉的方法,合成了镁铝尖晶石 轻质耐火材料,考察了添加轻烧氧化镁微粉对一步煅烧法制备的镁铝尖晶石轻质耐火材料烧结性能 的影响.研究

研究了mgo细粉的加入对al2o3尖晶石系浇注料性能的影响。在110℃×24h烘干,1500℃×3h烧成制度下,通过改变基质中mgo细粉的加入量,对材料物理性能和力学性能进行测试。结果表明:3%～5%mgo细粉的加入能显著改善al2o3尖晶石系浇注料的综合烧结性能如:显气孔率15%～17%;体积密度301～303g/cm3,;耐压强度和抗折强度分别高达104～115mpa和125～145mpa;当mgo细粉的加入量大于5%时,由于材料线变化率和显气孔率的过度增大,引起材料结构的松散,导致材料强度的降低和抗渣性能的下降如:显气孔率大于20%;体积密度小于290g/cm3,;耐压强度和抗折强度则分别小于100mpa和11mpa。

研究了预先合成的尖晶石对水泥含量低的高铝耐火浇注料性能的影响。

在控制基本原料的种类及其配比、粒度等条件不变的情况下,只改变加入镁砂的种类,来研究镁砂的种类对铝镁质浇注料性能的影响。结果表明:只加入一种镁砂时,加入96高纯镁砂所得到的铝镁质浇注料的使用寿命比加入96电熔镁砂时所得到的铝镁质浇注料的要长;镁砂总量不变,加入96高纯和轻烧mgo两种镁砂时所得到的铝镁质浇注料的使用寿命随着96高纯镁砂加入量的减少而降低;镁砂总量不变,加入96高纯和镁质添加剂两种镁砂时所得到的铝镁质浇注料的使用寿命随着96高纯镁砂加入量的减少而提高。

通过使用两种不同的氧化铝粉(wta粉和活性氧化铝),研究了dinger-funk粒级分配系数分别为0.27和0.29的高铝低水泥耐火浇注料的性能。浇注料按正常程序加工而成,比较其在3个不同温度下的性能。水分约为5%时混合物的流动性较好。具有不同psd的浇注料的性能跟传统商业渠道获得的浇注料差不多甚至更好。即便是干燥后仍具有很高的强度(约50mpa),焙烧(1550℃)后的样品的强度高于120mpa。

以氧化镁、氯化镁和发泡剂为主要原料合成菱镁保温板,利用导热系数、抗压强度、抗折强度、体积密度、体积吸水率等技术对菱镁保温板进行分析。结果表明,菱镁保温板的抗折强度和抗压强度会随着氧化镁活性含量的增大而增大,当氧化镁活性含量大于60%时,耐冻融无气泡、空鼓、剥离现象,抗压强度≥0.40mpa,抗折强度≥0.20mpa,即满足保温板要求。综合考虑,氧化镁活性含量在60%～65%为最佳选择。

以配料组成(w):≤3mm的高纯镁砂82%、≤3μm的sio2微粉6%、≤0.043mm的sic微粉9%、≤0.045mm棕刚玉微粉3%、≤0.045mm的al粉0.5%(外加)为基础配方,用炭黑替代部分镁砂粉研究了炭黑添加量(w)为0、0.2%、0.4%、0.6%时对镁质浇注料施工性能、力学性能及抗渣性能的影响。结果表明:在加水量一定的情况下,随着炭黑加入量的增加,浇注料的流动性能逐渐降低;干燥后试样的抗折强度和耐压强度均高于1500℃3h热处理试样的;不同气氛下烧结,浇注料的抗渣性呈现逐渐增强的趋势,在炭黑加入量为0.2%~0.4%(w)时,浇注料具有较好的常温物理性能及抗渣性。

以电熔镁砂和高纯镁砂为主要原料制备了镁质浇注料,研究了不同添加剂对镁质浇注料性能的影响。研究结果表明,5种添加剂中,加入氧化铝微粉的镁质浇注料经1100℃和1500℃烧后的体积密度最大,浇注料基质中形成的方镁石/镁铝尖晶石复相结构有利于提高试样的抗热震性。加入氧化铬、铝铬渣和焦宝石的镁质浇注料,其抗热震性均高于未加入添加剂的镁质浇注料的该项性能。

简要介绍了镁盐的种类、资源分布及产品应用,列举了常见的氧化镁生产工艺,对氯镁氧水泥的相稳定性及改性应用方面的研究进行了介绍,指出氯镁氧水泥作为一种新型混凝土材料在建筑节能方面将存在广阔的应用空间。

以水氯镁石为原料,采用氨法沉镁-煅烧-添加剂的方法制备硅钢级氧化镁。考察了反应温度、反应ph值、陈化时间对中间体氢氧化镁纯度及转化率的影响;研究了煅烧温度和煅烧时间对氧化镁水化率的影响及添加剂的量对氧化镁悬浮性能的影响。控制实验条件为:反应温度55℃,ph值为9.5,陈化时间2h,煅烧温度1050℃,煅烧时间2h,添加剂量为0.8%,制得氧化镁的纯度为98.99%、水化率为2.92%、悬浮性能为3mm/h,达到硅钢级氧化镁的要求。

对以镁铝尖晶石为主要原料，以氧化镁微粉-硅灰-氧化铝微粉-水作为结合剂研制的镁铝尖晶石一堇青石浇注料ma及其优化浇注料ma’的抗结皮性、抗水泥熟料和碱硫的侵蚀性、强度以及抗热震性等特性进行了研究，并与常规的高强耐碱浇注料（13nl）和高铝碳化硅抗结皮浇注料（50s）进行了对比。结果表明：1）浇注料ma、ma’都具有优异的抗结皮性；2）通过加入合成堇青石制得的浇注料ma’具有良好的抗热震性，并具有更为优异的综合}生能。

以电熔白刚玉、电熔镁铝尖晶石、氧化铝微粉、白云石微粉以及铝酸钙水泥为主要原料,研究了白云石微粉加入量(质量分数分别为0、1.5%和3%)对刚玉-尖晶石质浇注料物理性能的影响。结果表明:加入1.5%白云石微粉对浇注料的线变化率影响不大,并能够明显提高浇注料800～1100℃烧后的冷、热态抗折强度,对1400℃烧后的冷、热态抗折强度影响不大,但1600℃烧后冷、热态抗折强度降低。加入3.0%的白云石微粉使各试验温度烧后浇注料的线变化率增大且不利于浇注料强度的提高。与1400℃烧后相比,1600℃烧后所有试样冷、热态强度均有所降低,而且随白云石微粉加入量的增加降低幅度增大。白云石微粉的加入能够明显提高刚玉-尖晶石质浇注料的强度保持率,但试样热震前后的抗折强度均明显降低。

以烧结刚玉为主要原料,同时加入镁砂粉、铝酸钙水泥、αal2o3微粉等,研究了镁砂粉加入量对rh浸渍管用刚玉质浇注料的抗热震性、抗渣性和热膨胀性的影响。结果表明,在刚玉质浇注料中加入适量的镁砂粉,高温下可以形成镁铝尖晶石,这是提高浇注料的热震稳定性和抗渣侵蚀性的主要原因。镁砂粉的加入量为6%时,rh管浇注料的上述性能良好