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              淄博耐火材料
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              致密均化鋁礬土的性能及應用研究

              發布日期:2020-10-07 作者: 點擊:

                近年來的高品位鋁礬土資源已是非常稀少,低品位鋁礬土的應用已是必然的選擇。為提高資源利用率,充分利用低品位的鋁礬土資源,就必須對低品位的鋁礬土進行均化處理;經均化處理后的礬土稱為均化鋁礬土。

                致密均化鋁礬土熟料是將礬土礦石經過破碎、細磨并調節好成分后加水混練均勻,擠壓成球或成塊,然后高溫煅燒,制成成分穩定、結構均勻、致密度高、性能穩定的均質合成熟料。

                為充分利用致密均化鋁礬土的性能,本研究首先對致密均化鋁礬土的化學成分、體積密度、吸水率以及微觀結構等進行研究;并以魚雷車“三脫”工藝用鋁碳化硅碳材料為應用背景,對分別以致密均化鋁礬土、普通鋁礬土和亞白剛玉為原料的鋁碳化硅碳材料進行了常溫強度、高溫強度、體積密度以及耐“三脫”渣浸蝕等方面的研究。

                1實驗

                取均化后的致密鋁礬土進行進行化學成分、體積密度、吸水率等方面的分析,并對其進行SEM、EDS 分析。

                分別以致密均化鋁礬土、普通燒結鋁礬土和亞白剛玉(其化學成分見表1)為骨料,按照表2的配比進行混料、成型。將試樣經200 ℃干燥24 h后進行顯氣孔率、體積密度、常溫耐壓強度和高溫抗折強度等物化指標。高溫抗折強度是在1400℃埋碳條件下保溫 30 min后進行測試的。

                3組試樣進行回轉渣侵蝕實驗?;剞D渣浸實驗用渣為鐵水“三脫”工藝渣,其成分為:Fe3O4、CaO、 CaF2、Na2CO3。將裝配有試樣的回轉抗渣爐加熱到1600℃后加入300 g “三脫”渣,每隔30 min更換一次新渣,一共加入新渣7次。試驗結束后,將試樣取下,量取試樣在進行渣浸后的殘余厚度,并根據原始厚度測算被熔渣蝕損的厚度。

                2結果與討論

                2.1致密均化鋁礬土的性能

                致密均化鋁礬土的化學成分見表3。從表中看出,該均化鋁礬土與普通礬土的成分是一致的,也就是說, 從化學成分上講,該均化鋁礬土并沒有特殊之處。均化鋁礬土的體積密度、吸水率等指標見表4。從表中看出,該鋁礬土的體積密度達到3.31g/cm3,而正常的普通鋁礬土的體積密度僅為3.0 g/cm3,說明該均化鋁礬土的致密度是很高的,很密實的。同時發現,致密均化鋁礬土的吸水率非常低,僅為0.5%,而正常的普 通鋁礬土的吸水率一般為2%—5%,由此也說明了均化處理后的鋁礬土的致密度是很好的。

              鋁礬土廠家

                2.2致密均化鋁礬土的顯微結構

                由圖中可以看出致密均化料結構致密,質地均勻;同時看出,礬土中的氣孔率低且多為封閉氣孔, 由此也說明表4中的均化鋁礬土的吸水率為0.5%是正確的、合理的。圖2為致密均化鋁礬土的斷口形貌。 X-衍射分析其礦物組成為約68%的剛玉,約32%的莫來石。從結晶學上看,莫來石是針狀或柱狀的結晶, 而剛玉一般為棒狀的結晶體,所以,結合圖2可以看出,氣孔率多分布于針狀體的交叉處,也就是說,氣孔多位于莫來石晶體的交叉聚集處,這是由于莫來石的結晶習性導致的。由于莫來石主要是從液相中析出的,而析出的莫來石晶體的體積密度要高于處于液相狀態的混合物,所以,氣孔出現在莫來石析晶的場所。從圖2中還可以看出,剛玉顆粒周圍大都是團簇狀的莫來石晶體,由此,也說明了在礬土均化料的燒結冷卻過程中,首先析出高熔點的剛玉相,然后從液相中析出莫來石晶體,由此,也導致了材料的微觀結構的均勻性。

                2.3鋁碳化硅碳磚的常溫性能

                對基于致密均化鋁礬土、普通燒結鋁礬土和亞白剛玉的3組鋁碳化硅碳磚試樣的常溫性能進行檢測,由圖3可以看出,基于致密均化鋁礬土的試樣在氣孔率、體積密度方面與剛玉試樣接近,要遠優于基于普通燒結鋁礬土試樣。主要原因是致密均化鋁礬土與普通的燒結鋁礬土相比,質地分布更加均勻,燒結性更為完好,具有較高的致密度和較低的氣孔率。

                另外,由于致密均化鋁礬土的開口氣孔較少,多為封閉氣孔,結構較為致密,所以,酚醛樹脂結合劑對致密均化鋁礬土的粘結力較小,常溫耐壓強度稍低些。

                2.4鋁碳化硅碳磚的高溫性能

                對耐火材料來講,原料的耐高溫性能是非常關鍵的?;谥旅芫X礬土、普通燒結鋁礬土和亞白剛玉的3組鋁碳化硅碳磚試樣的高溫抗折強度見圖4。

                從圖4中看出,基于致密均化鋁礬土的鋁碳化硅碳磚的高溫抗折強度要遠遠好于普通鋁礬土的試樣, 而與基于亞白剛玉的試樣的相當;也就是說,鋁礬土經均化后的高溫性能要比普通鋁礬土大大提升了。這是由于礬土均化工藝是將天然礬土中原本較為集中的雜質分散開來,從而弱化了雜質的危害;同時細磨粉工藝也降低了粉體燒結時的活化能,促進了剛玉和莫來石晶相的結晶長大,使礬土中的剛玉相和針狀的莫來石晶相直接接觸,相互穿插,賦予了均化鋁礬土非常出色的高溫結構強度,所以,基于該均化鋁礬土的試樣的高溫抗折強度要遠遠高于普通鋁礬土的試樣,而達到亞白剛玉體系材料的性能。

                2. 5鋁碳化硅碳磚的耐渣浸蝕性

                3組試樣進行動態回轉抗渣實驗后的結果見圖5。試樣原來的初始高度都為50mm,圖中的陰影部分為經過渣浸實驗后所蝕損掉的部分,白色部分為實驗后的試樣殘厚。陰影部分的高度高則意味著材料不耐熔渣蝕損。由圖5可以看出,盡管鋁礬土中的氧化鋁含量都為85%左右,但是,致密均化鋁礬土的試樣在抗渣侵蝕性能方面性能是極為優異的,與亞白剛玉 (Al2O3,98.8%)試樣很相近,差別不大,在耐浸蝕性方面要遠遠高于基于普通燒結鋁礬土的試樣。

                “三脫”熔渣中主要含有Fe3O4、CaO及Na3CO3 等,而這些組分對耐火材料的浸蝕性是很強的。Fe3O4 和Na3CO3對鋁碳化硅碳材料的蝕損作用主要是氧化作用,即可以同磚中的SiC和C等組分反應,使其生成SiO2和CO(g),從而劣化材料的結構,質地疏松,破壞材料的整體性能。熔渣則很容易滲入試樣中,而滲入的熔渣與試樣中的Al2O3、SiO2等繼續發生反應,形成低熔相,導致試樣的侵蝕。

                相比致密的均化鋁礬土,普通鋁礬土雖然Al2O3含量相近,但是,由于材料的氣孔率較高,且多為開口氣孔,較稀的熔渣可以沿著開口氣孔滲入到鋁礬土顆粒內部;滲入到內部的熔渣通過與Al2O3、SiO2等的反應生成低熔點液相,溶蝕、分解礬土顆粒。而致密的均化鋁礬土的氣孔多為封閉型,且擁有剛玉與莫來石相互交叉的網狀結構,結構致密,所以熔渣滲入礬土內部的通道少,對材料的溶蝕或分解作用較弱, 所以,礬土經均化后較普通礬土的性能大大提升,并達到了亞白剛玉級試樣的性能。

                3結論

                1) 經均化后的鋁礬土的結構致密、成分均勻,具有較高的體積密度和較低的氣孔率,且氣孔多為封閉氣孔。

                2) 基于致密均化鋁礬土的試樣具有很好的常溫性能指標,在氣孔率、體積密度以及常溫耐壓強度方面都優于普通礬土的試樣,與亞白剛玉試樣相當。

                3) 以致密均化鋁礬土為原料的試樣在高溫抗折強度和耐熔渣浸蝕性方面遠優于以普通礬土為原料的試樣,與基于亞白剛玉的試樣相當。


              本文網址:http://www.jepanic.com/news/494.html

              關鍵詞:鋁礬土廠家

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