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。     

烧成温度和ZrO2含量对镁锆制品烧结性能的影响

以烧结镁砂和锆英石为原料,按烧结镁砂与锆英石的质量比分别为8812,8515,8020,7723进行配料,成型后在110 ℃下保温24 h干燥,然后分别在1550 ℃、1600 ℃、1650 ℃、1730 ℃下保温3 h烧成,采用扫描电镜和能谱分析及XRD分析方法,研究了烧成温度和锆英石加入量对镁锆制品烧结性能的影响.结果表明随着锆英石加入量的增加和烧成温度的提高,镁锆制品的理化性能也逐渐提高,当锆英石的加入量为20%(即ZrO2含量为12%),烧成温度为1650 ℃时,镁锆制品的理化性能最佳,MgO与SiO2反应形成的镁橄榄石相(M2S)最多,ZrO2则多以t-ZrO2形式存在于MgO颗粒的周围,还有一小部分与MgO形成固溶体.     

TiO2含量对镁铝钛耐火材料烧结及显微结构的影响

以电熔镁砂、电熔白刚玉、电熔尖晶石、铬精矿及钛白粉为原料制备了镁铝钛试样,研究了加入不同量TiO2(分别为2%、3.5%、4%、4.5%、5%、7%和12.5%)的镁铝钛材料分别在1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1680℃、1750℃保温4~5h后的烧结状况,并对1500℃和1600℃烧后试样进行了SEM、EDAX和XRD分析。结果表明:加入质量分数为3.5%~7%的TiO2就能显著促进镁铝钛试样的烧结,同时改善其抗热震性;当煅烧温度低于1680℃时,随着煅烧温度的升高,试样的烧结程度越好,显气孔率下降,体积密度增加;试样的主晶相为方镁石,基质部分结构致密,气孔少且多呈封闭的圆孔状;基质中主晶相为方镁石,次晶相为尖晶石固溶体、钛酸钙和少量的镁橄榄石,方镁石之间、方镁石和次晶相之间的直接结合利于试样性能的提高。     

利用天然镁橄榄石制备轻质原料的工艺研究及其应用

为开发新型碱性隔热耐火原料,以天然镁橄榄石细粉、菱镁矿细粉为原料,无烟煤为造孔剂,按镁橄榄石(2MgO·SiO2)的化学组成配比后进行湿磨,再干法成型后于不同温度下煅烧,制备了φ36 mm的圆柱试样.研究了转速、煅烧温度以及无烟煤的外加量对试样性能的影响,并将该轻质原料应用于镁橄榄石质浇注料中.结果表明:当煅烧温度达到...     

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。     

菱镁矿尾矿与硼泥合成橄榄石研究

本实验以菱镁矿尾矿、硼泥和硅石为主要原料,通过固相反应烧结制备镁橄榄石,研究随着硼泥和添加剂铁红(Fe2O3)引入量的不同对合成镁橄榄石材料相组成、结构及烧结性能的影响.利用XRD和SEM对烧后试样的矿物相组成和显微结构进行表征.结果表明:硼泥可以促进烧后镁橄榄石材料中晶粒异常长大,随着烧后镁橄榄石材料结构中液相的增多,系统中出现了顽火辉石相,烧后镁橄榄石材料体积密度逐渐增大,硼泥对镁橄榄石有促烧结作用.添加剂铁红与氧化镁形成镁铁固溶体,促进镁橄榄石材料结构致密,系统中引入3.51％铁红,烧后镁橄榄石材料体积密度提高24％.     

增孔剂对镁橄榄石质隔热耐火材料结构和性能的影响

采用天然镁橄榄石和镁砂为原料,以粘土为结合剂,在以泡沫法制备镁橄榄石质微孔高强耐火材料工艺的基础上,通过添加增孔剂碳黑和碳酸镁微粉,分析其对试样结构和性能的影响.实验结果表明:加入碳黑的试样,试样中可以形成大量的微气孔且分布均匀.     

硅溶胶结合镁质耐火浇注料的显微结构和性能

不用添加其它结合剂,便实现了在碱性耐火浇注料中加入硅微粉生成镁橄榄石相。由于硅溶胶具有更高的干燥速度和烧结性,最近几年开始广泛使用硅溶胶。本文研究了在镁质耐火浇注料中用硅溶胶替换硅微粉后对镁橄榄石形成的影响。研究了不同温度下、不同硅溶胶含量的试样的物理性能。而且,用X射线衍射(XRD)和电子显微镜(SEM)分别检测了试样在1 000℃、1 200℃和1 400℃下烧成后的相变化和显微结构变化。结果表明,由于氧化镁与硅微粉和硅溶胶反应,干燥后试样中氢氧化镁和水合硅酸镁的生成加强了试样的结构强度,大约在1 000℃生成镁橄榄石,且随着温度的上升逐渐增加。同时,当增加硅溶胶含量时会生成发育更好的镁橄榄石。进一步研究发现了二氧化硅添加剂的种类对耐火浇注料试样性能的影响。在1 400℃时,硅微粉和硅溶胶同时存在(MS3C3试样)时比只添加硅微粉(MS试样)的力学强度更优良。     

泡沫法制备镁橄榄石隔热耐火材料

以镁橄榄石、硅微粉、轻烧氧化镁、六水氯化镁为主要原料,减水剂、聚乙烯醇、磷酸为外加剂,菱镁水泥作为结合剂,采用泡沫法制备了镁橄榄石隔热耐火材料,研究烧结温度对显微结构及物理性能的影响.结果表明:加入硅微粉后能提高料浆的流变性能,高温烧结后,试样孔结构发生了显著的改变,由椭圆形孔变为结构不规则且有层状空隙的h孔结构,且烧后孔壁棱角分明,孔壁中有微孔结构存在.随着温度的升高,试样的线收缩率和耐压强度逐渐增大,1100℃前增大速率较小,且数值较小,1100℃后显著增大.     

基于分形理论对轻质材料微孔结构与物理性能关系的研究

本文以NaCl为熔盐介质、镁橄榄石为原料制备了多孔镁橄榄石轻质材料,采用分形理论研究材料的微孔结构与材料物理性能的关系.对图像数据在预处理后用Image-Pro Plus软件进行二值化处理.利用分形理论确定线性关系式的相关系数R,以及用数学的方式来研究分形维数D.在烧成温度相同的条件下(1050℃,1100℃和1150℃),随试样中盐含量的增加,孔分形维数略有增加,当试样的烧成温度为1100℃,盐的含量为50％时,分形维数达到最大,即D=2.7.而在同一配比下,试样在1100℃时,孔分形维数较大,试样的孔结构趋于三维规则,烧成后试样的体积密度、显气孔率和常温耐压强度出现拐点.从而揭示了材料结构与性能之间的关系,即材料的分形维数越大,孔结构越趋于三维结构,材料的性能越优.     

低品位菱镁矿与硅石制备镁橄榄石的研究

以低品位菱镁矿与天然硅石为原料制备镁橄榄石材料。研究了低品位菱镁矿轻烧氧化镁粉引入量对制备的镁橄榄石材料中镁橄榄石的晶胞常数、微观结构及常温性能的影响。用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对试样的相组成和显微结构进行了研究。利用X′ pert plus软件对试样中镁橄榄石相的晶胞常数进行分析。结构与性能分析结果表明：低品位菱镁矿中氧化镁与天然硅石中二氧化硅在高温条件下通过固相反应可以制备出以镁橄榄石为主晶相的镁橄榄石材料。随着低品位菱镁矿轻烧氧化镁粉引入量的增加,镁橄榄石材料中镁橄榄石相的晶胞常数和晶胞体积有增加趋势。同时,随着方镁石相在镁橄榄石材料中的脱溶作用,镁橄榄石材料的体积密度和强度逐渐降低,显气孔率和吸水率逐渐增加。     

菱镁矿浮选尾矿直接合成同时制备镁橄榄石和镁砂研究

为了有效利用菱镁矿浮选尾矿废弃物,提出以其为原料,在不添加任何物质、不经过高压压制成型的条件下直接烧制同时制备优质镁橄榄石和烧结镁砂的技术路线,并在高温管式炉中对其可行性进行了实验研究。通过对不同反应温度和时间条件下制备的样品进行XRD和SEM-EDS表征和分析,确认新技术路线不仅可行,并且还具有反应速度快、产品质量优等优势。当反应温度为1400℃及以上时,原料中的SiO₂在数分钟之内全部转化,产物镁橄榄石和烧结镁砂晶体发育良好。研究结果对进一步开发菱镁矿浮选尾矿废弃物高效利用新技术提供有力支持。     

菱镁矿浮选尾矿直接合成同时制备镁橄榄石和镁砂研究

为了有效利用菱镁矿浮选尾矿废弃物,提出以其为原料,在不添加任何物质、不经过高压压制成型的条件下直接烧制同时制备优质镁橄榄石和烧结镁砂的技术路线,并在高温管式炉中对其可行性进行了实验研究。通过对不同反应温度和时间条件下制备的样品进行XRD和SEM-EDS表征和分析,确认新技术路线不仅可行,并且还具有反应速度快、产品质量优等优势。当反应温度为1400℃及以上时,原料中的SiO₂在数分钟之内全部转化,产物镁橄榄石和烧结镁砂晶体发育良好。研究结果对进一步开发菱镁矿浮选尾矿废弃物高效利用新技术提供有力支持。     

镁橄榄石对中间包镁质干式料性能的影响

在中间包镁质干式料中分别引入不同质量分数(分别为0、25%、30%、35%、40%和45%)的轻烧镁橄榄石或生镁橄榄石,成型后分别在220和1 500℃热处理,然后检测试样的体积密度、加热永久线变化、耐压强度、抗折强度和抗渣性能。结果表明:随着生镁橄榄石或轻烧镁橄榄石加入量的增加,试样的体积密度和强度均有一定程度的下降,烧后收缩率逐渐减小,最后表现为膨胀,但抗渣性差别不大;加入生镁橄榄石与加入轻烧镁橄榄石对试样性能影响的差别较小。     

氧化锆对低品位菱镁矿制备镁橄榄石的影响

以低品位菱镁矿与天然硅石为原料,以氧化锆为添加剂,通过固相反应烧结制备镁橄榄石。研究讨论了氧化锆对镁橄榄石材料相组成、晶胞参数、微观结构及常温性能的影响。用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对烧后试样的相组成和显微结构进行研究。利用X′ Pert plus软件对试样中镁橄榄石相的晶胞参数进行计算。结果表明：加入适量氧化锆可以促进低品位菱镁矿轻烧氧化镁粉与天然硅石通过固相反应烧结合成制备镁橄榄石。锆离子的置换作用导致镁橄榄石相的晶胞参数和晶胞体积减小。氧化锆加入质量分数为1.2%时,镁橄榄石综合性能最好,其密度为1.87 g/cm³,显气孔率为35.1%,吸水率为18.7 %,常温耐压强度为17.9 MPa。     

Effect of waste serpentine on the properties of basic insulating refractories

Basic insulating refractories were fabricated by the pressing route using dead-burned magnesia, pure calcined alumina, expanded perlite, and calcined waste serpentine as starting raw materials in four compositions from F1 to F4. Periclase and forsterite were major phases in F1 and F2 compositions, while spinel was also detected in the XRD patterns of F3 and F4 samples. Quantitative phase analysis showed that F4 sample sintered at 1450?°C has the highest forsterite content among all other samples. On the other hand, it has lower thermal conductivity compared to F1 to F3, and even lower than aluminosilicate IFBs with the same bulk density. It is concluded that forsterite is a highly insulating material, compared to periclase, corundum, periclase-spinel, aluminosilicates, such as mullite, etc.     

Densification and properties of magnesia-rich magnesium-aluminate spinel derived from natural and synthetic raw materials

Magnesia rich magnesium aluminate spinel (MgO: Al₂O₃=2:1) was developed by reaction sintering of Indian natural magnesite of Salem region as well as from synthetic caustic magnesia with calcined alumina. Dilatometric study of the green compacts was carried out to evaluate the spinelisation and sintering behaviour of both the samples. Green samples were heat treated between 1400 to 1600 °C and characterised in terms of densification behaviour, high temperature flexural strength, microstructure and phase development. Spinel and periclase are the major phases in both the samples, where as forsterite is found only in the sample developed from Indian magnesite due to presence of silica as impurities.     

含镁橄榄石镁质中间包干式料的性能

以电熔镁砂和镁橄榄石为主要原料制成中间包干式料,样品在不同温度下进行了热处理.通过常温物理性能测试和光学显微结构观察,研究了镁橄榄右原料的种类、添加量及复合无机结合剂的添加量对于式料性能的影响.结果表明:以镁橄榄石牛料为骨料的样晶的常温物理性能优于以镁橄榄石熟料为骨料的样晶的:镁橄榄石生料的适宜添加量为15%左右:采用3.0%Na2SiO3·9H2O,2.0%Na2SiO3·5H2O和1.0%MgSO4·7H2O结合的样品经200℃烘烤后的抗压强度大干4.5MPa,1550℃热处理3h后的抗压强度可达17.9MPa;采用静态坩埚法埘样品进行渣蚀实验,发现熔渣对于式料 的侵蚀以渗透为主,渗透深度约为8mm.     

MgO源对纳米η-Al2O3制备镁铝尖晶石的影响

分别以轻烧氧化镁粉、碳酸镁、分析纯氢氧化镁为MgO源,纳米η-Al2 O3为原料(其摩尔比为1:1),采用固相反应法制备镁铝尖晶石.研究不同MgO源对纳米η-Al2 O3制备镁铝尖晶石的显气孔率、体积密度、物相组成、晶胞参数以及微观结构的影响.结果表明,随着烧结温度升高,三种MgO源与纳米η-Al2 O3制得镁铝尖晶石...     

煤矸石和赤泥协同提取氧化铝过程矿相转变研究

开展了煤矸石和赤泥协同提取氧化铝研究，考察了添加赤泥对煤矸石活化提取氧化铝及对助剂碳酸钠消耗量的影响，并利用TG-DSC和XRD研究了赤泥添加对煤矸石活化过程的影响。结果表明，“煤矸石-赤泥-Na₂CO₃”混合样中氧化铝的溶出率随Na/Al摩尔比和煅烧温度的增加而增加，在Al/Si摩尔比为1的条件下，当Na/Al摩尔比为1.2、煅烧温度为850℃时，混合样的氧化铝溶出率可达到91.7%，与碳酸钠直接活化煤矸石相比，碳酸钠消耗量可降低77.9%。TG-DSC和XRD的结果表明，煤矸石、赤泥以及碳酸钠在低于700℃时相互作用比较弱，在高于800℃时三者发生相互作用，赤泥的加入由于调整了样品中的Al/Si摩尔比，使反应的最终物相选择性地向Na∶Al∶Si摩尔比为1∶1∶1的霞石和沸石相转化。