HiPerCem水泥对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性的影响

以板状刚玉、尖晶石细粉和活性α-Al2O3微粉为主要原料,使用HiPerCem水泥作为结合剂制备刚玉-尖晶石浇注料,对比研究了HiPerCem水泥与Secar71及CMA72水泥在浇注料中的凝结行为及其对浇注料常温物理性能、抗渣性能的影响.结果 表明,在保持引入浇注料中一铝酸钙含量为1.8％,尖晶石含量为10％的情况下,HiPerCem水泥结合浇注料的凝结速度居中,脱模及烘干强度较另外2种水泥结合浇注料的低.抗渣侵蚀实验表明,以HiPerCem水泥为结合剂的浇注料因引入的CaO含量较CMA72和Secar71水泥结合浇注料低,大尺寸气孔少,具有较好的抗渣性;而CMA72水泥结合浇注料因试样中大尺寸气孔比例较高,熔渣渗透严重,未能发挥出其水泥中微晶尖晶石相改善抗渣性的优势.     

Al2O3-MgAl2O4复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响

为研究Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响,在基质中添加与不添加尖晶石细粉的2种情况下,分别以板状刚玉骨料和Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料制备了刚玉-尖晶石浇注料。先利用FactSage反应热力学软件计算了1 600℃时板状刚玉和Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料与熔渣之间的反应热力学,并采用浸泡法研究了2种骨料的抗渣性能,再采用静态坩埚法研究了2种骨料对浇注料抗渣性能的影响。结果表明：与板状刚玉骨料相比,Al₂O₃-MgAl₂O₄复相骨料侵蚀层中的裂纹细而少,遭受熔渣侵蚀后不易剥落,其过渡层中既有CA₆相也有尖晶石相,而且尖晶石相中固溶有Fe、Mn元素,该骨料不仅通过形成CA     

含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的制备及其抗侵蚀性

以白云石和工业Al2O3为原料,采用烧结法制备了含镁铝尖晶石的铝酸盐新型水泥,利用X射线衍射检测了合成产物的物相组成,采用扫描电子显微镜观察了新型铝酸盐水泥中各物相的形貌和能谱分析了成分分布,测量了这种铝酸盐水泥的凝结时间、耐火度以及其所结合的高铝矾土制成的耐火浇注料的早期强度.选择静态坩埚法进行抗渣性实验,对比了新型铝酸盐水泥和纯铝酸钙水泥结合刚玉浇注料的抗渣性差异.结果表明:这种水泥的物相组成为镁铝尖晶石、一铝酸钙和二铝酸钙;物相分布较为均匀.与纯铝酸钙水泥比较,凝结时间正常,新型铝酸盐水泥结合刚玉浇注料与纯铝酸钙水泥结合刚玉浇注料的抗弯强度相当,耐火度较高和抗侵蚀性较好,其原因在于水泥中存在镁铝尖晶石相,而镁铝尖晶石有较高的熔点和抗熔渣侵蚀能力.     

低温预合成刚玉-尖晶石微粉在钢包浇注料中的应用

在对比研究1 200℃低温预合成刚玉-尖晶石复合微粉、活性α-Al_2O_3微粉流变性的基础上,研究了刚玉-尖晶石复合微粉对钢包浇注料性能的影响。结果表明:刚玉-尖晶石复合微粉悬浮液与α-Al_2O_3微粉悬浮液类似,均呈假塑性流体特性;分散剂WSM-R1的加入可显著降低刚玉-尖晶石微粉悬浮液的黏度;刚玉-尖晶石微粉可部分或全部取代α-Al_2O_3微粉作为浇注料基质的主要配料组成,以该微粉配制的刚玉-尖晶石浇注料具有良好的施工性能及体积稳定性,同时具有良好的抗热震性,较好的抗熔渣侵蚀和抗熔渣渗透性。     

HIsmelt工艺熔融还原炉用耐火材料的抗侵蚀性研究

为促进HIsmelt工艺的进一步发展和应用，根据HIsmelt工艺熔融还原炉(SRV)的特点，利用静态坩埚法对比研究了SRV渣在1 500℃下对铬刚玉砖、微孔刚玉-莫来石砖、刚玉-莫来石砖、刚玉-尖晶石砖的侵蚀。结果表明：1)铬刚玉砖抗SRV渣渗透侵蚀能力最强，因为FeO与铬刚玉砖中的Al₂O₃和Cr₂O₃反应生成高熔点物，抑制炉渣的渗透和侵蚀。2)微孔刚玉-莫来石砖中镁铝尖晶石与钙铝黄长石的生成在侵蚀层形成保护层，阻止SRV渣的渗透侵蚀，在3种无铬材料中，表现出最优的抗侵蚀性。3)刚玉-莫来石砖中由于大量钙长石的形成产生的缝隙造成渣的不断渗入，使得熔渣对砖的侵蚀较严重。4)刚玉-尖晶石砖中原位生成粒径小、活性高的尖晶石晶粒，能有效吸收熔渣中的铁离子形成镁铝铁复合尖晶石，阻挡SRV渣的侵蚀。     

Al2O3-MA-SiC-C质浇注料的抗渣性能

以电熔白刚玉、镁铝尖晶石、SiC细粉、活性α-Al2O3微粉、球状沥青、Si粉、ρ-Al2O3、氧化硅微粉和铝酸钙水泥为原料制备了Al2O3-MA-SiC-C质浇注料。振动浇注成型后采用静态坩埚法测定了浇注料抗渣侵蚀性,利用X射线衍射、电子探针仪和能谱等手段分析了1500℃埋炭处理3h后试样的物相、显微结构和微区成分,以研究结合剂种类(ρ-Al2O3 氧化硅微粉和铝酸钙水泥 氧化硅微粉)、尖晶石和SiC的加入量对浇注料抗渣性能的影响。结果表明:采用ρ-Al2O3 氧化硅微粉结合的浇注料的抗渣性能明显高于采用铝酸钙水泥 氧化硅微粉结合的,这主要与其在高温下形成的物相有关;随着镁铝尖晶石加入量的增多,浇注料的抗渣性能总体上呈升高趋势;随着SiC加入量的增多,浇注料的抗渣性能显著提高,当SiC加入量(质量分数,下同)为25%时,浇注料的抗渣性能最好;加入过多的镁铝尖晶石和SiC对浇注料的抗渣性能不利,这主要同高温下材料中MgO-Al2O3-SiO2系低熔物的形成有关。     

不同碱度的精炼渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀行为

用静态坩埚法研究了两种不同碱度的精炼渣对刚玉 -尖晶石浇注料的侵蚀行为。结果表明 :高碱度的渣对浇注料的侵蚀轻微 ,反应层很薄 ,只有 15～ 30 μm ;而低碱度的渣与浇注料的渗透反应层厚达 17mm左右。渣的组成不同及渣与浇注料反应的生成物不同是造成此差别的主要原因。     

六铝酸钙引入形式对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

为探究六铝酸钙在钢包浇注料中应用的可行性,以板状刚玉、电熔尖晶石、活性α-Al2O3微粉、预合成六铝酸钙及纯铝酸钙水泥为原料制备刚玉-尖晶石浇注料。在保证Ca O、Mg O、Al2O3成分一致的情况下向浇注料中通过两种方式引入六铝酸钙(直接加入预合成六铝酸钙,通过Secar 71水泥与活性α-Al2O3微粉高温煅烧时原位生成引入六铝酸钙),并研究了1 550℃保温3 h烧后试样的物相组成、显微结构和性能。结果表明:引入原位生成六铝酸钙的浇注料的高温性能与直接加入预合成六铝酸钙的浇注料相差不明显,引入预合成六铝酸钙的浇注料传热慢、保温性能好,但是抗剥落性有可能劣化。     

加入纳米碳酸钙对刚玉-尖晶石质浇注料性能的影响

以烧结刚玉为骨料,电熔白刚玉粉、电熔尖晶石粉、α-Al2O3微粉、纳米碳酸钙以及水合氧化铝为基质,研究了纳米碳酸钙加入量(质量分数分别为0.4％、0.8％、1.2％、1.6％、2.0％)对刚玉-尖晶石质浇注料经不同温度处理后抗折强度、抗热震性和抗渣性的影响.结果表明:加入的纳米碳酸钙在高温下分解,并原位生成铝酸钙系矿物,能明显提高浇注料在800～1400 ℃处理后的常温和热态抗折强度;加入纳米碳酸钙能明显提高浇注料的抗热震性能,对浇注料抗高碱度渣性能的影响较小,但明显降低了其抗低碱度渣的侵蚀性和渗透性.     

结合剂对刚玉-MgO浇注料性能的影响

以致密电熔刚玉、电熔镁砂为主要原料,选用铝酸钙水泥、硅微粉和ρ-Al2O3微粉为主要结合剂,采用电熔刚玉为骨料,固定骨料:基质=70:30(质量比),基质组成中固定电熔镁砂细粉、α-氧化铝微粉加入量均为6%不变,改变致密电熔刚玉细粉、铝酸钙水泥、硅微粉和ρ-Al2O3微粉的加入量,配制成3种结合系统的刚玉-MgO浇注料。铝酸钙水泥-硅微粉结合系统中硅微粉加入量固定为1%,铝酸钙水泥加入范围为0~15%;硅微粉结合系统中硅微粉的加入范围为0.3%~2.5%;ρ-Al2O3微粉-硅微粉结合系统中硅微粉加入量固定为0.3%,ρ-Al2O3微粉的加入范围为1%~10%。检测1000℃3h、1350℃3h、1600℃3h处理后试样的冷态耐压强度、体积密度、显气孔率、加热永久线变化率等物理指标和抗渣侵蚀和渗透性能,研究3种结合系统对刚玉-MgO浇注料的物理性能和抗渣性能的影响。试验结果表明:合理控制基质中结合剂的加入量可以获得综合物理性能优良的无水泥刚玉-MgO浇注料;硅微粉和ρ-Al2O3微粉-硅微粉结合刚玉-MgO浇注料的抗渣性能优于铝酸钙水泥-硅微粉结合刚玉-MgO浇注料。     

含钒气化熔渣对致密刚玉材料的侵蚀作用机理

高硫石油焦用于气化,可实现石油焦的高效清洁利用。煤与石油焦气流床共气化是石油焦气化应用的主要技术路线。石油与煤相比V元素含量较高,V元素易造成耐火材料的侵蚀,目前耐火材料正向无铬方向发展,含V熔渣对新型耐火材料的侵蚀研究还较少。选用一种典型气化用煤的煤灰,配入V₂O₅模拟石油焦与煤共气化灰,对具有广泛应用前景的刚玉耐火材料进行侵蚀试验,考察气化操作温度、V元素含量和侵蚀时间等因素对侵蚀程度的影响,利用XRD分析含V熔渣高温侵蚀过程中的矿物质变化,利用SEM表征含V熔渣和刚玉材料侵蚀过程中形貌表面变化,阐明含V熔渣侵蚀刚玉材料机理。研究表明：熔渣V元素在刚玉界面处形成钒铝尖晶石,熔渣中V元素与Al元素相互取代,形成相互反应层侵蚀材料表面,破坏了刚玉材料的表面致密性,导致熔渣中低黏度液相渗透加剧。随反应温度增加,V元素与刚玉中Al₂O₃反应加剧,熔渣与刚玉材料界面处形成的尖晶石颗粒变大,反应层致密性降低,加剧低黏度液相熔渣向刚玉材料渗透,导致刚玉材料侵蚀程度增加。V含量增加时,熔渣与刚玉材料的反应层厚度...     

用FactSage分析结合系统对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响

为研究结合系统对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性能的影响,首先通过FactSage热力学分析软件计算了Fe_2O_3对刚玉-尖晶石低水泥浇注料和刚玉-尖晶石无水泥浇注料两种系统的侵蚀,然后对两种系统进行了坩埚抗渣试验。FactSage计算结果表明:无CaO的ρ-Al_2O_3结合刚玉-尖晶石无水泥浇注料抗Fe_2O_3侵蚀能力明显优于含CaO的刚玉-尖晶石低水泥浇注料。坩埚抗渣试验也证实了这一结论。     

不同碱度渣对铝镁浇注料的侵蚀行为

以板状刚玉颗粒(≤5 mm)、电熔镁砂粉(≤0.088 mm)、电熔尖晶石粉(≤0.044 mm)、α-Al2O3微粉(d50≤0.7μm)为主要原料,经配料、混料、成型、烘干后制备了铝镁质坩埚试样,采用2种不同碱度的钢包渣(碱度分别为3.40和1.03),通过静态坩埚法对铝镁浇注料进行抗渣试验(1 600℃3 h),分析了抗渣试验后试样的渣蚀指数和显微结构,以研究不同碱度渣对铝镁浇注料试样的侵蚀行为。结果表明,低碱度渣对铝镁浇注料的侵蚀和渗透比高碱度渣严重,这主要是因为不同碱度渣与浇注料反应生成的产物不同。低碱度渣对铝镁浇注料侵蚀时,材料内部CA6和钙铝硅系化合物多相共存的组织以及CA6生成时的体积膨胀效应加剧了渣对材料的侵蚀和渗透;在高碱度渣条件下,渣与材料界面生成了CA2致密层和大量的原位MA,有效地降低了渣对材料的蚀损。     

水泥结合铬刚玉浇注料抗危废炉渣侵蚀行为研究

铬刚玉浇注料是重要的危废焚烧炉炉衬材料之一,但危废来源广泛,成分复杂,导致炉渣的成分存在差异,从而影响炉衬的使用寿命。本文以铝酸钙水泥结合铬刚玉浇注料为研究对象,选取了富含CaO、Fe₂O₃和SiO₂的三种典型危废炉渣,研究了上述危废炉渣对铬刚玉浇注料烧成前后的侵蚀/渗透行为和Cr(Ⅵ)形成的影响。结果表明,材料的抗渣侵蚀和渗透性能与渣的黏度、渣与材料的界面反应以及材料的孔隙结构有关。就渗透性而言,高SiO₂渣和高Fe₂O₃渣与材料界面反应后形成了低熔点的霞石等物相,促进了渣渗透;高CaO渣与材料反应后形成了高熔点的六铝酸钙等物相,减缓了渣渗透,造成渣渗透深度顺序为高SiO₂渣>高Fe₂O₃渣>高CaO渣。相比之下,将材料进行烧成处理可以显著降低基质中CaO的反应活性,而且可以实现微孔化,渣的渗透行为受到抑制,尤其是高SiO₂渣的渗透显著降低。静态坩埚抗渣侵蚀性与渣液的渗透行为有关,由于渣的显著渗透行为,反而降低了渣的侵蚀指数。高CaO渣与试样反应后渣液黏度上升,且生成高熔点的铝酸钙相减缓渣液渗透,渣作用在材料界面时间增长,导致高CaO渣的侵蚀指数略高。     

活性MgO和铝酸钙水泥结合刚玉-尖晶石浇注料性能对比

为改善刚玉-尖晶石浇注料的性能，以板状刚玉、活性氧化铝、烧结镁砂细粉为主要原料，分别以活性MgO和铝酸钙水泥(CAC)为结合剂制备了刚玉-尖晶石浇注料，对比了二者对1 600℃煅烧3 h后试样的显气孔率、烧后线变化率、常温抗折强度、常温耐压强度和抗CaO-Al₂O₃-Fe₂O₃-SiO₂(CAFS)渣侵蚀性能的影响。结果表明：经1 600℃热处理后，与CAC结合的刚玉-尖晶石浇注料相比，活性MgO结合的刚玉-尖晶石浇注料的常温抗折强度和常温耐压强度较低，但其体积稳定性、对CAFS渣的抗侵蚀性和抗渗透性显著提高。     

含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的制备与应用

按天然白云石(≤0.1mm)与工业氧化铝粉(≤0.088mm)的质量比为45∶55配料,经混合、成型和烘干后,于1600℃3h煅烧,细磨烧结体得到含镁铝尖晶石的新型铝酸盐水泥。测量了新型铝酸盐水泥的凝结时间、耐火度以及用其所结合高铝矾土制成的耐火浇注料的早期强度;利用XRD、SEM和EDS分析了新型铝酸盐水泥的物相组成及其形貌和分布,同时采用静态坩埚法对比了新型铝酸盐水泥和纯铝酸钙水泥结合刚玉浇注料的抗渣性差异。结果表明:新型水泥的物相组成为镁铝尖晶石(MA)、一铝酸钙(CA)和二铝酸钙(CA2),且这3个物相的分布较为均匀;新型水泥的凝结时间正常,耐火度高于纯铝酸钙水泥;用新型水泥制得的刚玉浇注料抗渣性好;其原因是新型水泥组成中引入了镁铝尖晶石相,而镁铝尖晶石具有较高的熔点和抗熔渣侵蚀能力。     

尖晶石对刚玉尖晶石质浇注料性能的影响

以烧结刚玉、活性氧化铝微粉、铝镁尖晶石、纯铝酸钙水泥为主要原料制备了刚玉尖晶石质浇注料,研究了添加不同粒度的尖晶石对刚玉尖晶石质浇注料流变性能、烧后永久线变化率、抗折强度、抗热震和抗渣侵蚀性等性能的影响.结果 表明,加入的尖晶石粒度越小,越有利于改善浇注料流变性,越有利于提高材料的烧结性能,降低材料的膨胀幅度,提高材料的强度.加入细小的甚至是微米级的尖晶石颗粒分散在基质中,隔离了材料中低融物相,提高了材料的抗渣侵蚀性能和抗热震性能.浇注料在钢包上的使用结果也表明,加入超细颗粒尖晶石有利于提高其使用寿命.     

刚玉尖晶石砖的抗渣性能

采用真空感应炉进行了刚玉尖晶石耐火砖的动态抗渣实验,研究了高碱度脱硫渣和铝硅镇静钢精炼渣对该耐火砖的侵蚀,分析了两种碱性渣对其侵蚀机理.结果表明,刚玉尖晶石耐火砖抗铝硅镇静钢精炼渣侵蚀性能优于高碱度脱硫渣.刚玉尖晶石耐火砖抗侵蚀性能主要受渣中氧化铝和氧化钙含量影响.高碱度脱硫渣中CaO,SiO2,CaF2含量较高,与刚玉尖晶石耐火砖中的Al2O3发生反应低熔点物质,降低了渣的粘度,侵蚀较严重;高碱度脱硫渣中Al2O3含量低,导致尖晶石中MgO直接溶解,而铝硅镇静钢精炼渣中Al2O3含量高,在MgO/渣界面形成MA尖晶石,导致间接溶解,抑制渣侵蚀.     

尖晶石加入量对铬刚玉浇注料性能的影响

研究了尖晶石加入量对铬刚玉浇注料的烧结性能、抗折强度、抗热震性以及抗渣渗透和侵蚀能力的影响。尖晶石的加入使铬刚玉浇注料线变化率增大 ,显气孔率升高 ,常温强度略有降低。加入 2a %～ 3a %的尖晶石能明显改善铬刚玉浇注料的抗热震性。加入尖晶石后 ,铬刚玉浇注料的抗高钙、高铁渣的渗透、侵蚀能力有所下降     

α-Al2O3微粉对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以优质白刚玉、高纯富铝尖晶石和α-Al2O3微粉(d50为4.596μm和2.148μm)为主要原料制备了刚玉-尖晶石浇注料,研究了α-Al2O3微粉加入量(质量分数分别为8%、12%和16%)对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:1)随α-Al2O3微粉加入量增加,浇注料基质的流动性能提高;α-Al2O3微粉粒度较细时基质的流动性较好,而α-Al2O3微粉较粗时基质的流动性变差。2)增加α-Al2O3微粉加入量,刚玉-尖晶石浇注料的密度增加,强度明显提高,抗渣侵蚀性和抗渣渗透性明显改善,但α-Al2O3微粉加入过多时其抗热震性变差。α-Al2O3微粉的合适加入量为12%。3)与钢包渣相比,LF渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀性较大。4)采用优质电熔白刚玉、电熔尖晶石和α-Al2O3微粉,能够生产出性能优良的刚玉-尖晶石浇注料。