高铝质电炉顶砖腐蚀作用的化学-矿物学研究

高铝耐火材料在碱性电炉顶上使用获得了异常满意的结果。 炉顶砖的耗损主要是由于物理-化学腐蚀作用。炉料中的石灰粉和补炉用的镁砂粉是最主要的腐蚀剂。砖体腐蚀后可分做三带:(1)反应带,其中主要的生成物有镁尖晶石(MgO·Al_2O_3)、镁铝石榴石(3MgO·Al_2O_3·3SiO_2)、钙长石(CaO Al_2O_3 2SiO_2)、钙镁橄榄石(CaO·MgO 2SiO_2)、六铝酸钙(CaO 6Al_2O_3)、刚玉(α-Al_2O_3)和莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2),及或多或少的玻璃质;(2)过渡带,其中有莫来石和刚玉;以及(3)未变带。 观察结果表明,炉顶砖在使用过程中常呈片状剥落的现象是过渡带激剧收缩和砖体内部组织不均的结果。     

Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料与含ZnO的铁橄榄石渣之间的相互作用

在再生铜熔炼工艺中,存在于铁橄榄石渣中的ZnO会改变渣的物理和化学性能。相应地,含ZnO的再生铜熔炼渣也会影响耐火材料炉衬的侵蚀行为。因此,本工作研究了Al_2O_3-Cr2O3耐火材料和含ZnO的铁橄榄石渣之间的相互作用,进行了静态耐火材料浸渣试验以及Ar气氛中1 200℃下的Al_2O_3坩埚试验。使用装备有波长色散光谱仪(EPMA-WDS)的电子探针微观分析仪对侵蚀的耐火材料试样的微观结构和渣组成进行分析。研究了ZnO含量对Al_2O_3溶解和Al_2O_3/渣界面反应的影响。使用热力学计算对Al_2O_3坩埚试验的结果进行了解释。     

钢包精炼渣对不同MgO基耐火材料的侵蚀研究

利用感应熔炼炉研究了低碱度钢包精炼渣对钢包渣线部位常用的3种MgO基耐火材料(镁碳、镁碳化硅、镁尖晶石)的侵蚀,同时利用黏度试验研究了耐火材料的基质组分与熔渣混合后形成新渣相的黏度变化。研究结果表明:1)低碱度炉渣在与MgO基耐火材料中的MgO接触过程中会形成低熔点物相钙镁橄榄石(CMS),与镁铝尖晶石接触会促进钙铝黄长石(C2AS)的生成而使渣黏度增加,处于熔渣区域的SiC被氧化成SiO2而提高渣的黏度。2)熔渣对耐火材料的侵蚀程度取决于熔渣和耐火材料之间的润湿情况,熔渣黏度的增加只是在一定程度上缓解了熔渣对耐火材料的侵蚀,反应层的耐火材料在钢水和熔渣的冲刷下仍会流失到熔渣中去。     

含钙矿物对褐煤灰熔融特性的影响研究

采用酸洗脱钙和添加矿物质的方法,运用灰熔点测定仪研究了不同赋存形态的含钙矿物及含量对褐煤灰熔融特性的影响.结果表明,有机钙在灰化过程中生成的氧化钙微晶比含钙矿物质生成的氧化钙颗粒更易于与其他矿物质作用形成玻璃体或钙长石、钙黄长石等低熔点共融物,从而导致褐煤灰熔点的下降.两种褐煤灰的灰熔点都随CaO含量的增加先降低后升高,在CaO含量为30％～35％时达到最低值.随着CaO含量的增加,霍林河煤灰在SiO2-Al2O3-CaO三元相图中由高熔点的莫来石区移动到较低熔点的钙长石和钙黄长石区,最后到达灰熔点较高的硅酸二钙区;小龙潭煤灰由钙长石到钙黄长石区,最后达到硅酸二钙区.     

铁钙比对煤灰熔融特性的影响

在灰中铁钙比(Fe2O3/Ca O)1.1的刘一煤中添加Ca CO3和还原铁粉,调节灰中铁钙比,考察铁钙比对煤灰熔融温度及渣样矿物组成的影响。结果表明,随铁钙比的增大,煤灰熔融温度逐渐降低,铁钙比5.5时,煤灰流动温度1 300℃;增大铁钙比,莫来石的生成受到了抑制,钙长石在高温下依然存在,含铁矿物进入低温共融矿物群的数量增大,显著降低灰熔融温度;降低铁钙比,高温下生成大量的高熔点矿物钙黄长石,导致灰熔融温度较高。     

以粉煤灰和赤泥为原料烧结陶瓷工艺与性能研究

本文研究了在1050 ℃至1200 ℃之间温度对以粉煤灰赤泥为原料烧结陶瓷的物相和烧结性能的影响.结果表明:实验用粉煤灰原料的主要矿相组成为石英(SiO_2)和莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2),赤泥原料的主要矿相组成有钙铝黄长石(Ca_2Al_2SiO_7)、石英(SiO_2)、钙铁榴石(Ca_3Fe_2+3(SiO_4)_3)和钙钛榴石(Ca_3TiFeSi_3O_(12));以粉煤灰赤泥为原料的5组不同配比试样在1200 ℃时试样气孔率相对降低,体积密度和抗压强度相对程度增大;其中5#试样在经1200 ℃烧结后的气孔率为1.67%,体积密度为2.10 g·cm~(-3),抗压强度为123.23 MPa,达到较好的烧结致密状态,试样主要物相是钙钠长石和莫来石.试样内莫来石的形成及玻璃液相的增加促进烧结并在1200 ℃达到致密烧结状态.     

熔融还原炉炉渣对镁铝耐火材料的蚀损

经检验在氩气气氛和1500℃温度下,CaO—SiO_2—Al_2O_3—Fe_总O—MgO炉渣侵蚀镁铬耐火材料,所得结果简述如下: 1) 在静态条件下,CaO—SiO_2—Al_2O_3—Fe_总O—MgO炉渣侵蚀镁铬耐火材料的主要形态包括渣表面的局部蚀损、耐火材料表面的孔状蚀损以及渣相本体蚀损。 2) 局部蚀损率和本体蚀损率随着Fe_总密度的提高和渣中MgO、Al_2O_3密度及耐火材料试样中Cr_2O_3含量的降低而增加。 3) 局部蚀损和孔状蚀损主要是由于表面应力沿着渣膜表面递减而形成的马栾哥尼对流所造成的。渣膜形成于局部蚀损的耐火材料试样上,或者耐火材料试样墙附近的发泡区。 4) 渣膜表面上MgO、Cr_2O_3和Al_2O_3浓度递减而造成表面应力递减,这是因为MgO和Cr_2O_3在耐火材料试样中溶解以及Al_2O_3在铝制坩埚上溶解而形成的。     

相图与耐火材料(Ⅳ)

(接上期)4四元系相图与耐火材料4.1 MgO-CaO-Al2O3-SiO2四元系相图与耐火材料在MgO-CaO-Al2O3-SiO2四元系内形成的化合物与固溶体如图83所示。例如,镁黄长石(即镁方柱石)C2MS2与铝黄长石(即铝方柱石)C2AS能形成连续固溶体,即黄长石。这类固溶体经常是高炉渣与化铁炉渣的组成部分。     

高铝质电炉顶砖腐蚀作用的另一实例

本工作系对另一厂出品的合Al_2O_3 80～85％的高铝砖于碱性电炉顶上的腐蚀作用做了研究。 腐蚀砖样分划为三带:反应带,主要反应产物为尖晶石、透辉钙鉄辉石、钙镁橄榄石、钙铝黄长石、β-Al_2O_3(CaO·6Al_2O_3)、刚王和玻璃质;过渡带,为刚玉、莫来石和玻璃质;未变带与原砖结构相同。 反应带中发现有缺氧化物参与反应,形成含铁尖晶石和透辉钙铁辉石。铁氧化物的状态是受炉内气氛控制的。 从化学反应和腐蚀产物的状态看,该试样没有更为严重的腐蚀表征,炉顶寿命较低的原因是原砖和过渡带之间的裂纹和剥片现象严重,这一方面是由于砖中玻璃相含量较多和收缩较大,更主要的是冶炼条件的影响。 讨论了影响裂纹和剥片的因素。     

一次低温快烧高强瓷质外墙砖的研制

使用江西的硅灰石、滑石粘土、长石、粘士为原料研制生产一次低温快烧瓷质外墙砖,配方属SiO_(2)－Al_(2)－CaO - MgO四元系统,SiO_(2)/Al_(2)O_(3)=11,其烧成温度仅1120±6℃.研究表明瓷相主要由石英、顽火辉石、钙长石及玻璃相 组成,晶相含量70％－80％。这种组成的配方烧成后不形成莫来石晶相。     

尖晶石,氧化锆和锆酸一钙在水泥窑工作状态下的反应情况

本文阐述了研究工作的主要目的是为了探讨作为添加物的尖晶石(MgO·Al_2O_3)、氧化锆(ZrO_2)或锆酸一钙(CaO·ZrO_2)添加到镁质耐火材料中,与存在于波特兰水泥熟料中的含CaO化合物之间的特性反应。在实验室中模拟水泥窑的工作状态进行了此项研究。进行的试验显示,尖晶石与水泥熟料中的CaO进行化学反应生成低熔点化合物,但当zrO_2与同样组份的水泥熟料反应却不是这种情况。特别需要引起注意的是混合物中同时使用尖晶石和ZrO_2时的反应,这与含有此种添加物的镁砖的组成相符。获得的结果显示ZrO_2和尖晶石同时存在具有益处,因为ZrO_2和CaO反应生成高熔点化合物CaO·ZrO_2,因此限制了尖晶石的化学分解。     

含碳耐火材料中添加ZrB2的性状和效果

添加抗氧化剂是抑制含碳耐火材料氧化的最好方法之一。本文论述MgO-C和Al_2O_3-C系耐火材料添加ZrB_2的性状和效果。ZrB_2在抑制高于700℃尤其低于1200℃温度下含碳耐火材料的氧化是很有效的。此时,ZrB_2与CO(气)反应生成ZrO_2、B_2O_3和C,其反应式为: ZrB_2(固)+5CO(气)=ZrO_2(固)+B_2O_3(液)+5C(固)也就是ZrB_2把CO(气)还原成C(固),而形成的B_2O_3与MgO或Al_2O_3反应形成液相保护层。但随着温度的升高B_2O_3气化,使ZrB_2抑制氧化的效果降低。     

Al2O3—ZrO2—SiO2系相图结构特征的研究

按照Al_2O_3/SiO_2比值,在Cevales给出的Al_2O_3-ZrO_2-3Al_2O_3·2SiO_2系的无变量点附近选择了6个组成,对其进行了熔体自然冷却、缓冷和淬冷析晶试验,并对析晶后的试样进行了XRD、SEM和EDAX分析,结果表明:(1)相平衡关系与Cevales给出的Al_2O_3-ZrO_2-3Al_2O_3·2SiO_2系相图的结构特征吻合得很好,其无变量点为低共熔点;(2)莫来石晶相的Al_2O_3/SiO_2比值波动于A_3S_2-A_(?-7)S之间,与Aramaki和Roy测定的Al_2O_3-SiO_2系莫来石稳态固溶体的Al_2O_3上限含量为74.3％是一致的;(3)析晶的单一莫来石晶相的EDAX能谱中不存在Zr谱线,ZrO_2在莫来石中的固溶问题,应进一步研究。     

镁铬质耐火材料与水泥熟料的反应产物3CaO. 3Al_2O_3. CaCrO_4的研究

在实验室条件下对镁铬质耐火材料与水泥熟料的反应产物和二者共属的MgOCaO-Al_2O_3-SiO_2-Fe_2O_s-Cr_2O_3六元系中的矿物共存关系进行了研究。利用大量的XRD分析证实了在水泥熟料与镁铭质耐火材料的反应产物中存在铬铝酞钙相3CaO·3Al_2O_3·CaCrO_4,并对其性质进行了研究。同时研究确定了MgO-CaO-Al_2O_3-SiO_2-Fe_2O_3-Cr_2O_3六元系中的六个六相共存区。     

n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)对气化飞灰制备的莫来石陶瓷结构及性能的影响

为了综合利用气化飞灰,以煅烧除杂后的气化飞灰为硅源、氧化铝粉为铝源、氮化硅粉为发泡剂,通过反应烧结掺有不同量氧化铝的气化飞灰试样制备了莫来石陶瓷,研究了n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)对陶瓷样品的相组成、显微结构、宏观形貌和物理性能的影响。结果表明,n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)对陶瓷样品的相组成、显微结构、宏观形貌和物理性能具有很大影响。XRD分析表明,莫来石在所有样品中均为主导晶相;样品中主要出现了三种微观结构——玻璃区域、棒状莫来石结构和块状莫来石结构。随着原料中n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)的升高,玻璃区域和棒状莫来石结构逐渐减少而块状莫来石结构逐渐增加;由于非晶态玻璃相的减少、莫来石相的增加及赤铁矿的出现,样品的颜色随着n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)的增加逐渐由浅棕色变化为淡粉色。同时,样品由于反应产物的种类与含量的不同发生了不同程度的膨胀与收缩;随着n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)由0.6增加到1.8,样品的显气孔率(最大值为68.81%)和吸水率(最小值为19.08%)不断降低并在n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)为1.5时趋于平缓,样品体积密度的变化趋势(最小值为0.96 g/cm~3)则与显气孔率和吸水率的变化趋势相反,而抗折强度呈现随n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)的增加先增大后减小的趋势,并在n(Al_2O_3)∶n(SiO_2)为1.5时达到最大值(89.21 MPa)。     

铁渣和钢渣与耐火材料的反应

炉渣的熔蚀和侵蚀已成为与铁水和钢水接蚀的耐火材料的主要损毁因素。高炉炼铁中,渣/铁交界面比渣/耐火材料交界面起着更为重要的作用。另一方面,在炼钢中,盛钢桶和中间包内钢渣主要促使耐火材料损毁。本文介绍了:a)高炉炼铁中渣及渣/铁与Al_2O_3-SiC-C耐火材料的反应;b)碱性吹氧转炉炼钢渣和盛钢桶渣与铝尖晶石耐火材料的反应;及c)详细叙述了渣与连铸用中间包耐火材料工作衬的反应等详尽的微观结构评价。这些结果还将指出由于渣同时时熔蚀和渗透对耐火材料的损毁/破坏。     

氧化还原气氛下氧化铁对莫来石刚玉耐火材料的作用

部分热工设备里衬用莫来石刚玉耐火材料在高温下遭受氧化铁的作用,这会导致里衬过早损坏。本文阐述了氧化铁与莫来石刚玉耐火材料于1580℃氧化还原气体介质中相互作用的研究结果。 为制做试样,曾使用高铝熟料、波罗什斯克高岭土和牌号为分析纯的氧化铁(Ⅲ)作原材料。熟料中的Al_2O_3,含量为85％～87％     

氧化铝基体上羟基磷灰石/氟羟基磷灰石双层涂层的制备及性能

通过涂覆-烧结法在氧化铝(Al_2O_3)表面制得羟基磷灰石(HA)/氟羟基磷灰石(FHA)双层涂层,HA和FHA重复沉积在氧化铝基体上形成均匀涂层,然后在1300 ℃进行热处理.在此过程中,如果没有FHA中间层,HA会和Al_2O_3发生严重的反应,形成磷酸三钙和钙铝化合物.SEM、XRD及粘接拉伸试验表明:FHA中间层能有效地抑制HA与Al_2O_3的反应,所获得的双层涂层具有多孔粗糙的表面,但与Al_2O_3基体结合紧密.涂层经1300 ℃热处理后,其结合强度约为30 MPa.     

电熔锆莫来石对Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料抗热震性能的影响

为研究添加电熔锆莫来石颗粒对Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料抗热震性能的影响,以电熔刚玉、电熔氧化铬、氧化铬绿和煅烧α-Al_2O_3粉等为主要原料,分别添加10%(w)的电熔锆莫来石颗粒和3%(w)的m-ZrO_2微粉,对试样进行水冷法抗热震试验、模拟开停车热震试验(2001 600℃)和常温物理性能检测,并重点研究了电熔锆莫来石颗粒对试样抗热震性能的影响机制。结果表明:添加电熔锆莫来石颗粒和m-ZrO_2微粉没有对烧后试样的常温物理性能和显微结构造成较大影响;添加电熔锆莫来石颗粒可以显著提高Al_2O_3-Cr_2O_3试样抗热震性能,效果与添加m-ZrO_2微粉试样的相同;电熔锆莫来石颗粒在烧成过程中析出的SiO_2相,增强了电熔锆莫来石颗粒与基质的结合程度,引导裂纹向电熔锆莫来石颗粒内部扩展,且电熔锆莫来石的共晶及多裂纹结构对裂纹的扩展起"分裂"和"吸收"等作用,从而使得添加电熔锆莫来石的试样获得优异的抗热震性能。     

明矾石还原过程动力学研究之四—以还原明矾石为催化剂用H_2还原SO_2的动力学研究

一、前言本文系明矾石还原过程动力学研究的组成部分。主要研究以还原明矾石为催化剂,用H_2还原SO_2的反应动力学。脱水明矾石的还原过程存在着自催化反应,即反应生成的Al_2O_3及铁的化合物具有催化作用。当用半水煤气为还原剂时,其主要反应如下: K_2SO_4·Al_2(SO_4)_3·2Al_2O_3 3H_2=K_2SO_4 3Al_2O_3 3H_2O 3SO_2 (1) K_2SO_4·Al_2(SO_4)_3·2Al_2O_3 3CO=K_2SO 4 3Al_2O_3 3CO_2 3SO_2 (2)(?) (3)(?) (4)