镁橄榄石骨料的合成及其对镁橄榄石质耐火材料性能的影响

采用XRD分析了镁橄榄石碎矿细粉及其分别经1200～1600℃3h煅烧后的物相组成,研究了煅烧温度和轻烧MgO加入量对镁橄榄石合成骨料显气孔率和体积密度的影响以及合成骨料对镁橄榄石质耐火材料常温物理性能的影响。结果发现:(1)镁橄榄石原料经1200～1600℃3h煅烧后,物相组成没有明显改变,主要以镁橄榄石相为主。(2)随着煅烧温度的提高,合成骨料的显气孔率先降低后增高,体积密度先增大后减小;以不同煅烧温度合成的骨料为主要原料制备的镁橄榄石质耐火材料试样经1600℃3h处理后收缩趋势增大,显气孔率逐渐下降,体积密度增大,抗折强度没有明显变化,耐压强度缓慢增大。(3)随着轻烧MgO加入量的增加,合成骨料的显气孔率先降低后增高,体积密度先增大后减小;轻烧MgO含量为10%时,合成骨料的显气孔率最小,体积密度最大;以添加轻烧MgO的合成骨料为主要原料制备的镁橄榄石质耐火材料试样收缩增大,显气孔率降低,体积密度增大,抗折强度先下降后增高,耐压强度先增高后降低。     

镁橄榄石加入量对镁质浇注料性能的影响

为降低镁质浇注料的原料成本,用镁橄榄石骨料部分替换镁质浇注料中等粒度的镁砂骨料,研究了镁橄榄石加入量(加入质量分数分别为0、16%、32%)对不同温度(110、1 000和1 500℃)处理后浇注料性能的影响。结果表明:随着镁橄榄石加入量的增大,浇注料烘干后体积密度减小,显气孔率变小,强度增大;1 000和1 500℃热处理后,浇注料体积密度减小,显气孔率增大,强度增大,抗渣侵蚀性降低,抗渣渗透性以镁橄榄石加入量为16%(w)时最好。     

添加镁橄榄石颗粒对镁质中间包涂料性能的影响

为了降低中间包用耐火材料的成本并节约资源,以马钢生产的市售镁质中间包涂料为基础,添加20%(w)的烧结或不烧镁橄榄石颗粒(3～1 mm)替代同粒度的烧结镁砂制成含镁橄榄石的镁质中间包涂料,并研究了该涂料经1 500℃保温3 h热处理后的常温物理性能、抗渣侵蚀性能和显微结构。结果表明:添加烧结镁橄榄石颗粒的中间包涂料的体积密度高于不添加镁橄榄石颗粒的,且显气孔率降低,常温抗折强度和耐压强度较不加镁橄榄石颗粒的略有降低;添加不烧镁橄榄石颗粒的体积密度和强度略低于不加镁橄榄石颗粒的;静态抗渣试验显示,无论是否含有镁橄榄石颗粒,三种中间包涂料均以渗透侵蚀为主,其抗渣侵蚀能力基本相当。     

MgO加入量和煅烧温度对镁橄榄石材料相组成的影响

采用河南西峡的橄榄石原矿,分别配以0、6%、12%、15%、18%、24%(质量分数)的轻烧镁粉和31.85%的菱镁石粉(Mgo质量分数为47.1%),以亚硫酸纸浆废液为结合剂制成φ50 mm×50 mm的圆柱试样,在1 000、1 200、1 300和1 550℃保温3 h煅烧后,采用XRD和SEM分析试样的相组成和显微结构.结果表明:与菱镁石粉比较,轻烧镁粉与橄榄石的反应活性较高;加入6%的轻烧镁粉基本可使橄榄石矿中的顽火辉石和磁铁矿分别转化为镁橄榄石和镁铁尖晶石(煅烧温度1 300℃以上);加入轻烧镁粉或菱镁石粉的试样经1 300℃煅烧后的矿物相趋于稳定.     

镁橄榄石前驱体溶胶结合电熔镁砂基耐火材料基质的烧结性能

为提高电熔镁砂基耐火材料的烧结性能,以Na_2SiO_3·9H_2O和MgCl_2·6H_2O制备的镁橄榄石前驱体溶胶作为结合剂,以粒度≤0. 074 mm的电熔镁砂细粉为主原料,研究镁橄榄石前驱体溶胶加入量(质量分数分别为0、1%、2%和3%)对电熔镁砂基耐火材料基质试样性能、显微结构及物相组成的影响。结果表明:随着镁橄榄石前驱体溶胶加入量的增加,1 450和1 550℃保温2 h烧后试样的体积密度、烧后线收缩率、常温耐压强度呈先增大后减小趋势,加入2%(w)的镁橄榄石前驱体溶胶时,1 550℃烧后试样的体积密度和耐压强度最大,镁橄榄石颗粒均匀分布在镁砂颗粒表面及颗粒间隙处,两相晶粒边界完整清晰,填充颗粒边界气孔,形成致密的显微结构。可见,加入镁橄榄石前驱体溶胶对电熔镁砂基耐火材料基质起到促烧结作用。     

铝铬渣对用后镁铬砖制备镁铬浇注料性能的影响

为实现用后镁铬砖的综合利用,本文以用后镁铬砖回收料为主要原料制备镁铬质耐火浇注料,研究了铁合金厂铝铬渣对用后镁铬砖制备镁铬质耐火浇注料体积密度、显气孔率、常温耐压强度、热震稳定性及抗渣性的影响.结果表明:铝铬渣对用后镁铬砖制备镁铬浇注料具有一定的促烧结作用,随着铝铬渣加入量增加,烧后试样常温耐压强度增大.随着浇注料结构中原位尖晶石量增加,试样显气孔率增大,体积密度减小.当铝铬渣加入量为10％时,试样的热震稳定性最好,热震前后试样的常温耐压强度保持率为93.8％,试样具有较好抗渣侵蚀性能,侵蚀层结构稳定均匀.     

熔盐法制备方镁石-镁橄榄石轻质隔热耐火材料

低品位菱镁矿作为制备镁质隔热耐火材料的原料是未来的主要研究方向之一。以高硅菱镁矿和三级滑石矿为原料，经预处理后得到轻烧镁粉和滑石粉，以NaCl熔盐为反应介质，通过熔盐法制备了方镁石-镁橄榄石(MgO-Mg₂SiO₄)轻质隔热耐火材料。研究了NaCl加入量、烧结温度、保温时间以及原料配比对试样制备的影响。结果表明：当NaCl的加入量为轻烧镁粉-滑石粉混合料质量的20%、烧结温度为1 200℃、保温时间为6 h、m(轻烧镁粉)∶m(滑石粉)=5∶5时，试样的综合性能最优，此时其体积密度为1.46 g·cm^-3,显气孔率为55.0%。此外，发现滑石自分解和镁橄榄石的合成均可在试样内部形成气孔。     

尖晶石对Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响

以新型亚白刚玉(8~5 mm、5~3 mm、3~1 mm、≤1 mm、≤0.044 mm)、SiC(≤1 mm、≤0.088 mm)、尖晶石粉(≤0.044 mm)、SiO2微粉、α-Al2O3微粉、铝酸钙水泥、Si粉和球状沥青等为主要原料,在Al2O3-SiC-C质铁沟浇注料的配料组成中分别加入质量分数为0、4%、7%、10%、13%的镁铝尖晶石粉,混练均匀后振动成型为40 mm×40 mm×160 mm的条状试样和50/20 mm×50/20mm的坩埚试样,经110℃24 h和1 450℃3 h热处理后测定试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度、烧后线变化率和抗渣性能,并且进行了XRD、SEM和EDS分析。结果表明:加入适量镁铝尖晶石粉后,由于改善了试样的成型密度,促进了试样的烧结,因而提高了试样的密度、强度、体积稳定性和抗渣性;但是,由于尖晶石和刚玉的热膨胀系数不同,加入过多的镁铝尖晶石粉会导致试样中产生过多的微裂纹,从而对试样的密度、强度、体积稳定性和抗渣性不利;本试验中,尖晶石粉的最佳加入量(质量分数)为10%;尖晶石加入量为10%的试样中有长度为30~80μm的SiC晶须生成,并且其颗粒与基质之间结合紧密。     

不同造孔剂对方镁石-镁橄榄石隔热材料性能的影响

为了利用辽宁地区丰富的镁资源制备方镁石-镁橄榄石质隔热材料,以高纯镁砂(≤3 mm)、镁橄榄石(≤1 mm)、SiO_2粉(≤0.044 mm)为主要原料,在以菱镁矿粉(≤0.074 mm)为主要造孔剂的基础上,分别添加石墨(≤0.149 mm)、炭黑(≤0.044 mm)、聚苯乙烯球(1 mm)、聚丙烯塑料颗粒(1 mm)和木屑(1~2 mm)作为造孔剂,以亚硫酸纸浆废液作为结合剂,在2 MPa压力下压制成型,在110℃保温24 h干燥后,在1 550℃保温3 h烧成,然后检测烧后试样的显气孔率、体积密度、烧后线变化率、常温耐压强度和常温抗折强度,并分析典型试样的物相组成和显微结构。结果表明:1)添加上述造孔剂后,烧后试样的显气孔率增大,体积密度、常温耐压强度和常温抗折强度均减小;试样烧成后均发生收缩,其中,添加石墨的试样的收缩率最小(0.26%),添加木屑的试样的收缩率最大(1.47%);综合比较,添加炭黑的试样的综合性能最优。2)烧后试样的主晶相为方镁石、镁橄榄石及少量的钙镁橄榄石。3)添加粒径较大(1 mm)的聚丙烯塑料颗粒的试样烧后产生了较大的气孔,并且气孔分布不均均;添加炭黑的试样在显气孔率增大的同时仍具有较高的强度。     

复合添加氮化钛和铝粉对镁碳砖高温性能的影响

首先研究了氮化钛(TiN)加入量(分别外加质量分数1%、2%和3%)对镁碳砖高温性能的影响,然后在确定其加入量的基础上研究了复合加入TiN和Al对镁碳砖高温抗折强度、抗氧化性和抗渣侵蚀性等高温性能的影响,并分析了渣蚀后试样的化学组成及物相变化。结果表明:镁碳砖中外加TiN的质量分数以不超过2%为宜;TiN和Al复合加入到镁碳砖中,可使镁碳砖的高温抗折强度、防氧化效果和抗渣侵蚀性等高温性能均有很大提高,且以复合外加2%质量分数TiN和1%质量分数Al的镁碳砖试样综合高温性能最佳。     

玻璃窑用轻质镁橄榄石砖的研制

为了开发玻璃窑用碱性耐火隔热产品,以镁橄榄石砂和镁砂为主原料制备了轻质镁橄榄石砖,并研究了结合剂种类(分别为MgCl2.6H2O、亚硫酸盐纸浆和QH)及其加入量(质量分数分别为5%、7.5%和10%)、添加剂加入量(质量分数分别为2%、3%、4%和5%)、造孔剂菱镁矿加入量(质量分数分别为10%、15%、20%、28%和36%)以及烧成温度(分别为1 300、1 350、1 400、1 450和1 500℃)对轻质镁橄榄石砖的影响。结果表明:以镁橄榄石砂为主要原料,添加36%(w)的造孔剂和4%(w)的添加剂,同时外加7.5%(w)的QH作结合剂,干燥后于1 400℃保温2 h煅烧,可以生产出体积密度为1.84 g.cm-3,显气孔率为43%,耐压强度为10 MPa,热导率(800℃)为0.63 W.m-1.K-1的玻璃窑用轻质镁橄榄石砖。     

Effect of Treated Graphite on Properties of Al_2O_3-SiC-C Castables

Al2O3-SiC-C castables with 2% pitch or 2%,4% and 6% treated graphite,respectively,were prepared based on the basic formulation of traditional Al2O3-SiC-C castables. The flowability of castables,and bulk density,volume stability,strength,oxidation resistance and slag resistance of specimens fired at 110 ℃,1 100 ℃ and 1 500 ℃ respectively were comparatively studied. The results showed that:(1) With carbon source changing from pitch to treated graphite and the increase of treated graphite addition,water additi...     

Cr2O3对矾土基喷涂料性能的影响

以铝矾土为主要原料,铝酸钙水泥、硅微粉为结合系统,分别研究了不同添加量的Cr2O3对矾土基喷涂料性能的影响。试样自然干燥24h脱模后,再经110℃烘干24h,分别于1000℃、1300℃和1500℃热处理3h。检测各温度热处理后试样的线变化率、体积密度、抗折强度、耐压强度以及试样的热膨胀系数、耐磨性能和抗热震性能。结果表明,在矾土基喷涂料中添加Cr2O3不利于提高材料的低温和中温强度,但利于提高材料的高温强度;在矾土基喷涂料中添加Cr2O3不能提高材料的耐磨性能;试样中添加Cr2O3后增大了试样的热膨胀系数。添加适量的Cr2O3可提高试样的抗热震性能;过量的添加Cr2O3会对试样的抗热震性产生负面的影响。     

六铝酸钙加入量对MgO-C耐火材料性能的影响

为提高MgO-C耐火材料的寿命,以电熔镁砂(5～3、3～1、≤1、≤0.074 mm)、鳞片石墨(≤0.15 mm)、Si粉(≤0.044 mm)、Al粉(≤0.044 mm)、六铝酸钙(≤0.044 mm)为原料,以热固性酚醛树脂为结合剂,以150 MPa压力机压成型制备了MgO-C砖试样.试样经过1200、1400...     

堇青石对莫来石-铝矾土浇注料性能的影响

以莫来石、铝矾土为主要原料,铝酸钙水泥为结合系统,分别研究了不同堇青石含量经过不同热处理温度后对莫来石-铝矾土浇注料性能的影响.试样自然干燥24 h脱模后,再经110 ℃烘干24 h,分别于1000 ℃、1300 ℃和1500 ℃热处理3 h.检测各温度热处理后试样的线变化率(P.L.C)、体积密度(B.D)、抗折强度(M.O.R)、耐压强度(C.C.S)以及试样的热膨胀系数和抗热震性能.结果表明,莫来石-铝矾土浇注料的体积密度随着堇青石含量的增加而减小.经过1000 ℃和1300 ℃热处理后,莫来石-铝矾土浇注料的抗折强度随着堇青石含量的增加而下降.莫来石-铝矾土浇注料随着堇青石含量的增加,有助于改善材料的抗热震性,材料的强度保持率逐渐增大,且较低的体积密度有利于材料获得较高的热震后的强度保持率.     

Chromium-promoted preparation of forsterite refractory materials from ferronickel slag by microwave sintering

The chromium-promoted preparation of forsterite refractory materials from ferronickel slag was investigated by microwave sintering of the slag with the additions of sintered magnesia and 0–10 wt% chromium oxide (Cr₂O₃). The thermodynamic calculations revealed that the addition of Cr₂O₃ can promote the formations of spinel and liquid phase and maintain high content of forsterite below 1500 °C. The experimental results showed that there existed a stronger promoting effect of Cr₂O₃ additive on the properties of refractory materials in the microwave field than that in conventional sintering. It was attributed to the preferential formation and growth of spinel with stronger microwave absorption than other phases (e.g., enstatite), the existence of more forsterite, and the enhanced densification in association with the presence of more liquid phase at the same temperature. By microwave sintering of the mixture of ferronickel slag, 25 wt% sintered magnesia, and 4 wt% Cr₂O₃ at 1350 °C for 20 min, a superior refractory material with refractoriness of 1801 °C, thermal shock resistance of 6 times, bulk density of 2.97 g/cm³, apparent porosity of 1.4%, and compressive strength of 197 MPa was obtained. Compared with that prepared by conventional sintering at 1350 °C for 2 h, the refractoriness and thermal shock resistance were increased by 175 °C and 100%, respectively. The present study provided a novel method for preparing high-quality refractory materials from ferronickel slag and relevant industrial wastes.     

酚醛树脂加入量对钢包渣线再生镁碳砖性能的影响

利用钢包渣线用后镁碳砖再生料制备了钢包渣线再生镁碳砖,在再生料加入质量分数为80%的基础上,研究了酚醛树脂5323加入量(质量分数分别为3.25%、3.5%、3.75%、4.0%、4.25%)对再生镁碳砖致密度、强度和抗氧化性的影响。结果表明:1)随着酚醛树脂加入量的增加,200℃热处理后再生镁碳砖的致密度、常温耐压强度、常温抗折强度及高温抗折强度均增大,抗氧化性增强;2)随着酚醛树脂加入量的增加,900℃埋炭处理后试样的致密度增大,但当酚醛树脂加入量(w)达到4%后其致密度变化不大;3)再生镁碳砖中酚醛树脂加入量(w)以3.5%～4%为宜。     

添加锰矿粉和碳酸钙对铝硅质陶粒支撑剂材料性能的影响

以二级铝矾土生料、黏土为原料,以锰矿粉和碳酸钙为烧结剂,制备了高强度陶粒支撑剂材料,并讨论了锰矿粉加入量(w)0、1.0%、3.0%、5.0%、7.0%和碳酸钙加入量(w)0.5%、1.0%、1.5%、2.0%以及热处理温度为1 280、1 320、1 360、1 400℃时对支撑剂材料性能的影响。结果表明:随锰矿粉加入量的增加,试样烧结致密度提高,强度增大,当锰矿粉加入量≥5.0%(w)时,试样的强度基本不变;在加入5.0%(w)锰矿粉基础上,添加碳酸钙,试样烧后强度随碳酸钙加入量的提高而提高;碳酸钙加入量为2.0%(w)时,试样的强度达到275 MPa;同时添加5.0%(w)锰矿粉和2.0%(w)碳酸钙的试样的较佳热处理温度为1 360℃。     

Preparation and performance of lightweight porous ceramics using metallurgical steel slag

In this paper, porous ceramics with high porosity and low bulk density were prepared by using steel slag and kaolin as main raw materials and polyurethane sponge as template. The effects of steel slag particle size, zirconia addition, the solid content of the slurry, and the addition of polycarboxylic acid water-reducing agent on the properties of ceramics were studied. In addition, by adding a surfactant (Sodium dodecyl sulfate) to form fine pores on the original framework of the three-dimensional network porous ceramic, the shortcomings of the single as well as the uncontrollable density and porosity of the porous ceramic, which are produced by the template method, are improved. When the grinding time of steel slag is 90 min, the content of zirconia is 3% wt, the solid content of ceramic slurry is 64% wt, and 0.6% wt polycarboxylic acid water-reducing agent and 0.4% of surfactant are added, the prepared porous ceramic skeleton is clear and good. The porous ceramic has a low bulk density (as low as 157.869 kg/m³), high porosity (about 94.05%) and high compressive strength (0.2 MPa). The crystalline phase of it is mainly composed of anorthite, gehlenite, forsterite and quartz. The addition of zirconia, water-reducing agent and surfactant only changes the macrostructure of porous ceramics, and does not change its crystal phase composition. The preparation of porous ceramics from steel slag not only solves the recycling problem of steel slag, but also provides a good substitute for main raw materials of porous ceramics.     

Effect of hollow spheres on the properties of lightweight periclase-magnesium aluminate spinel refractories

This study presents new lightweight periclase-magnesium alumina spinel refractories for the working lining of cement rotary kilns in which magnesium alumina spinel hollow spheres are used to replace conventional dense fused magnesia-aluminate spinel aggregates. The effects of adding spinel hollow spheres on the physical properties, mechanical strength, thermal conductivity, and slag resistance of the samples were explored. The results showed that compared with the sample prepared with dense aggregates, the sample prepared with hollow spheres had a 10.3% higher cold compressive strength, 44.1% higher modulus of rupture (MOR), and lower bulk density. Additionally, with increasing hollow spheres content, the thermal conductivity decreased from 3.79 W/(m·K) to 2.53 W/(m·K), and the high-temperature MOR increased from 2.82 to 4.09 MPa. The highest residual strength ratio was 90.73% (15 wt.% hollow spheres), which is 1.17 times that of the sample prepared without hollow spheres. Moreover, microstructure and energy dispersive spectroscopy of crucible specimens after corrosion by cement clinker showed that specimens with 15 wt.% hollow sphere additions had a better slag resistance. Introducing hollow spheres reduced the thermal conductivity of the refractories, providing a new strategy for improving the heat insulation performance of kiln linings.