绿色耐火材料的理念与实践

在全球大力提倡环境保护和发展低碳经济的形势下,发展"绿色耐火材料"势在必行,是关系到我国当前和今后耐火材料行业可持续发展的重要发展战略。因此提出践行"绿色耐火材料"的理念和对策,包括大力发展不定形耐火材料,大力发展资源节约、能源节约和环境生态友好型耐火材料,并对如何发展这类绿色耐火材料提出了具体技术途径和建议,同时还列举了国内外近年来在这些方面的实践和发展新动态。     

多级孔材料研究进展

多孔材料具有孔隙率高、比表面积大、导热系数低、体积密度小及化学性质稳定等优点,在吸附与分离、催化剂载体、隔热材料、能量储存、传感器等领域拥有广阔的应用前景。基于孔直径的大小可将多孔材料分为三类:孔径大于50nm的大孔材料(Macroporous materials),孔径介于2～50nm的介孔材料(Mesoporous materials)和孔径小于2nm的微孔材料(Microporous materials)。但是,由于孔径的限制,这三类材料的应用均存在一定的局限性。多级孔材料兼具通透性好、孔隙结构发达、体积密度小、比表面积和孔体积大等优点,打破了传统单级孔材料孔结构单一的局限,因此越来越受到研究人员的关注。然而,多级孔材料在制备中仍存在较多问题。例如,其合成过程通常会涉及到两种及两种以上的方法,制备工艺复杂;现有的多级孔材料的制备成本高,孔结构难以控制。因此,研究者们主要从优化多级孔材料的制备工艺以及降低生产成本等方面入手,制备出孔径均一且可控的多级孔材料。多级孔材料主要有大孔-介孔材料(Macro-mesoporous materials)、微孔-介孔材料(Micro-mesoporous materials)以及含有两种或多种不同孔径的介孔-介孔材料(Meso-mesoporous materials)。大孔-介孔材料常见的制备方法有模板法、发泡法、溶胶-凝胶法及熔盐法等;微孔-介孔材料的主要制备方法有化学活化法、模板法和水热法等;介孔-介孔材料的制备方法主要有水热法、模板法、溶胶-凝胶法及自组装法等。本文综述了近年来多级孔材料的最新研究进展,分别对大孔-介孔、微孔-介孔及介孔-介孔材料的制备方法进行了介绍,并简要分析了未来本领域研究的发展趋势。     

高岭土加入量对合成轻质微孔莫来石性能的影响

以高岭土、工业氧化铝、硅石粉为起始原料,采用湿法共磨,注浆成型,利用高岭石热分解过程中形成一次莫来石及高活性的无定形SiO2,合成高纯轻质微孔莫来石.研究了高岭土加入量及煅烧温度对轻质莫来石体积密度与莫来石生成量的影响.结果表明,随配比中高岭土加入量的增加,莫来石的体积密度有下降的趋势,且有利于莫来石相含量的提高.高的煅烧温度虽能增加莫来石相的生成量,但不利于莫来石合成料的轻质化,适宜的煅烧温度为1450℃.     

熔盐镁热还原制备SiC纳米粉体及其氧化动力学

以SiO_2及活性炭粉为反应物、Mg粉为还原剂、NaCl-KCl二元盐为反应介质,采用熔盐镁热还原法低温制备了SiC纳米粉体,并采用TG–DSC非等温氧化法对所合成SiC纳米粉体的氧化动力学进行了研究。结果表明:所合成SiC纳米粉体的主晶相为2H-SiC;合成2H-SiC的最佳工艺条件为n(C)和n(Si)摩尔比为1.3:1.0,Mg粉过量60%(质量分数)、反应条件为1 373 K保温3 h时合成粉体中2H-SiC的相对含量最高约为72%,所合成SiC的晶粒大小约为20~50 nm。Kissinger法和Ozawa法的计算结果表明:所合成SiC纳米粉体的氧化反应表观活化能分别约为267.96和270.33 kJ/mol。     

利用海洋沙砾制备O＇-SiAlON的工艺研究

以海洋沙砾为原料，制备了具有较高纯度的O＇-SiAlON陶瓷粉体。分析了烧结温度、N2流量、成型方法等因素对烧结后试样纯度、显微结构的影响。结果表明，试样在1400～1480℃保温6h烧结得到了含有少量SiC的O＇-SiAlON粉体，升高温度有利于O＇-SiAlON的生成，1480℃时O＇-SiAlON含量最高。在0．4～0．8L／min范围内，加大N2流量能够提高O＇-SiAlON／SiC含量之比。     

含碳浇注料用鳞片石墨的表面改性技术综述

不定形耐火材料由于具有施工方便、整体性好及无需高温烧成等一系列优点而得到广泛应用,鳞片石墨的引入可显著提高耐火材料的热震稳定性和抗渣侵蚀性,但鳞片石墨较差的水润湿性与分散性使其难以直接在浇注料中加以应用,限制了含碳浇注料的发展。石墨表面改性是解决上述问题的有效途径。文章综述了近年来石墨表面改性的研究进展,包括采用溶胶-凝胶法在石墨表面形成二元氧化物(如Al_2O_3、SiO_2、TiO_2及ZrO_2)涂层或三元复合氧化物(如MgAl_2O_4、莫来石及铝酸钙等)涂层,通过高温原位反应在石墨表面形成碳化物(如SiC及TiC等)涂层,以及采用合适的表面活性剂来改善鳞片石墨的水润湿性等。分析了表面改性石墨在含碳浇注料中的应用研究状况,对鳞片石墨的表面改性方法、改性层的形成机理及影响因素进行了简要总结,最后从改善表面涂层与石墨基体间的结合方式、降低能耗的先进加热方式及选取高效的表面活性剂等方面对含碳浇注料的未来发展作了展望。     

多种外加剂对红柱石制品烧结性能影响的研究

研究了多种外加剂对红柱石原料烧结性能的影响，分析了其作用机理。结果表明：加入氧化镁可明显促进红柱石的烧结，在高温阶段其作用更加明显，但其质量分数必须严格控制，不宜超过2％。添加氧化钛也可促进红柱石的烧结，其质量分数应该控制在4％以内。而添加氧化铬和氧化锆则不利于红柱石的烧结。     

Y2O3对合成微孔轻质莫来石骨料性能的影响

各类工业窑炉和热工设备的隔热保温是节能的重要方面。轻质耐火材料的应用是实现节能的有效措施。开发和应用高性能轻质不定形耐火材料对实现能源节约和提高能源利用率意义重大。研制具有优良隔热性能的耐火骨料对开发高性能轻质浇注料有重要作用。本工作以工业氧化铝、硅石粉为主要原料,采用烧烬可燃物法制备微孔轻质莫来石骨料,研究了Y2O3加入量对合成微孔轻质莫来石骨料性能的影响。结果表明引入Y2O3可促进合成料的固相反应和烧结过程。随着Y2O3含量的增加,合成微孔莫来石骨料的耐压强度显著提高,自4.5MPa提高到15MPa;引入Y2O3后合成料的气孔更小,分布更均匀。     

柿竹园铅锌尾矿湿化学法合成硅酸钙粉末

将柿竹园铅锌矿破碎球磨,进行煅烧、除硫,经浓盐酸酸洗、过滤,实现了有价元素与其他元素的分离,通过控制不同的pH值,分别得到铁和铅锌的氢氧化物,再往滤液中加入NH4HCO3,钙以CaCO3的形式沉淀出来,将所得的碳酸钙经硝酸溶解后,加入适量的硅酸钠,并用聚乙二醇作为分散剂,制得硅酸钙粉体.并对制各的溶液和滤渣进行了表征,研究了焙烧物料的数量和金属的离子价态对产物纯度和回收率的影响.本试验通过控制适宜的工艺条件,使铁和钙的浸出率分别达到83.2%和67.7%,工艺简便,成本较低,实现了矿产资源的综合利用.     

不同的烧失物对微孔莫来石性能的影响

莫来石的导热系数低、高温下体积稳定性好,适合用来制备轻质耐火材料。以硅石粉和工业氧化铝为起始物料,加入一定量的烧失物,通过在1350℃下煅烧6h制得了微孔莫来石轻质骨料。研究了碳黑、焦炭和无烟煤这三种烧失物对合成的莫来石骨料体积密度、气孔孔径分布、莫来石生成量及组织结构的影响。认为,不同的烧失物对微孔莫来石的体积密度、...