套筒石灰窑用镁铝尖晶石砖的研制和应用.docx

套筒石灰窑用镁铝尖晶石砖的研制和应用章道运 1 , 2 )孟庆新 3 )1 )西安建筑科技大学材料学院西安 7100552 )中钢集团耐火材料有限公司3 )河南科技大学高温材料研究院摘 要 以电熔尖晶石 ( 41. 5 mm , 0. 088 mm ) 、97电熔镁砂 (52 mm , 2 mm ) 、96电熔镁砂 ( 0. 088 mm ) 、中档镁砂 ( 52 mm , 2 mm , 0. 088 mm ) ,高纯镁砂 ( 52 mm , 2 mm , 0. 088 mm )和 2A l2 O3 ( 1800- 1800- 1800- 1 800-454647557262433857555368384523172915261418111化学组成 (w ) / %体积密度 /( gcm - 3 )2名称A l OSiOM gOCaO2 32高档电熔尖晶石料高纯镁砂 中档镁砂97 电熔镁砂96 电熔镁砂2A l2 O361. 43-970. 600. 812. 091. 201. 26-35. 7597. 5195. 3897. 7196. 66-1. 391. 571. 311. 45-3. 273. 203. 513. 49-34562. 2 试验方法镁铝尖晶石砖的试样配比如表 2所示 。表 2 试样配比 (w ) Ta b le 2 Fo rm u la o f sp e c im e n s % 砂 ,电熔镁砂中的方镁石晶粒粗大 ,晶体直接接触程度高 ,结构致密 ,高温体积稳定性和化学稳定性比普 通镁砂好 5 。而且 ,直接结合的方镁石还能提高制品编号1234565 2 mm 2 mm 0. 088 mm5 2 mm 2 mm 0. 088 mm182735-2718351222-1222-1727-1727- 6 的抗冲刷能力和抗侵蚀能力。( 2 )试样 3 的常温耐压强 度 比试 样 4 的高 出 许 多 。这是由于多加入的预合成电熔镁铝尖晶石料有 助于提高试样的强度 。( 3 )试样 5 的抗热震性比试样 6的好 。这是由于 试样 5的高档电熔尖晶石料中有一部分细粉 ,细粉的 加入有助于改善试样的抗热震性 。高纯镁砂中档镁砂5 2 mm 2 mm-6666666697 电熔镁砂96 电熔镁砂高档电熔 尖晶石料2A l2 O3 0. 088 mm-31312424( )4 提高烧成温度后 ,试样的各项指标基本上得4 1 mm 2 mm20-20-23-20-101020-到了改善 。这是因为高温有利于材料的烧结 。综合显气孔率 、体积密度 、耐压强度和抗热震性 各项指标 ,并考虑到生产成本等因素 ,确定试样 3 的 配比为制备 镁铝 尖晶 石 砖的 优选 配 方 , 烧 成 温 度 为1 760 。3. 2 试样的物相组成及显微结构图 2为 1 760 烧成的试样 3 的 XRD 图谱 。可 以看出 ,试样的主要物相为方镁石和镁铝尖晶石 。 1 800681 700 16研制的镁铝尖晶石砖在首钢 500 m3 套筒石灰窑和济钢套筒石灰窑的拱桥部位使用 ,其中首钢 500 m3套筒石灰窑于 2003 年 7 月投产 ,济钢套筒石灰窑于2003年 12月投产 ,至今拱桥部位仍在使用 ,取得了良 好的使用效果 。5 结论( 1 )用高档原料 ,经合理配比 ,加入添加剂 ,经高压成型 、高温烧成制备的镁铝尖晶石砖 ,性能优良 。( 2 )镁铝尖晶石砖替代镁铬砖和镁砖用于套筒石 灰窑的关键部位 ,取得了良好的使用效果 。图 3 试样 3的 SEM 照片及微区成分分析F ig. 3 S EM p ho to g rap h s a n d E PMA a n a ly s is o f sp e c im e n 3镁铝尖晶石与方镁石都是等轴晶系 。由文献 7 可知 : 镁 铝 尖 晶 石 的 热 膨 胀 系 数 01 000 = 7. 6 参考文献10 - 6 - 1 ,而方镁 石 的热 膨胀 系 数 = 13. 5 1 汪雷. 套筒石灰窑下拱桥损毁分析及改造的可行性研究. 安徽冶金 , 2004 , ( 4 ) : 9 - 14李小兵 ,严解荣 ,汪雷. 套筒石灰窑烧成带耐火材料的损毁与改 进. 马钢职工大学学报 , 2002 , 12 ( 4 ) : 29 - 31李迪. 活性石灰套筒窑煅烧带的材质选择. 本钢技术 , 2002 , ( 4 ) :2 - 5关宸祥. 石灰窑. 第一版. 北京 : 中国建筑工业出版社 , 1986: 335- 348钱之荣 , 范广举. 耐火材料使用手册. 第一版. 北京 : 冶金工业出 版社 , 1992: 118曹芳胜 , 汪雷. 套 筒 石 灰 窑 内 衬 的 修 复 实 践. 马 钢 技 术. 2002 , ( 4 ) : 28 - 3001 00010 - 6 - 1 。由于两者之间相差较大 ,在冷却过程中 ,试样内部生成非贯通结构的微裂纹组织 。微裂纹组 织分散了内应力 ,阻止了裂纹的扩展 ,提高了试样的 抗热震性 。另外 ,镁铝尖晶石的熔点为 2 135 ,与方镁石形成的二元系统的低共熔温度为 2 050 8 ,化学性 能稳定 ,在高温下对各种熔体侵蚀作用的抵抗性非常强 ,改善了试样的高温性能 ,因此镁铝尖晶石结合的试样 3的耐火度和荷重软化温度高 9 。 2 3 4 5 6 364NAIHUO CAILIAO /耐火材料2 0 0 7 / 5 7 郭海珠 , 余森. 实用耐火原料手册. 第一版. 北京 : 中国建材工业出版社 , 2000: 321 - 322 8 王维邦. 耐火材料工艺学. 第二版. 北京 : 冶金工业出版社 , 1994:163 9 林彬荫 ,吴清顺. 耐火矿物原料. 第一版. 北京 : 冶金工业出版社 ,1989: 167 - 168P rep a ra tio n a n d ap p lic a tio n o f m a g ne s ia - a lum inaM e ng Q ing x in / /N a ihuo C a iliao. - 2007 , 41 ( 5 ) : 362sp ine l b ric k fo r lim e s le e ve k iln / Zha ng D ao yun ,M a g n e s ia - a lum in a s p in e l b ric ks w e re p re p a re d u s in g fu s e d s p in e l ( 4 1. 5 m m , 0. 088 m m ) , 97 fu s e dm a g n e s ite ( 52 m m , 2 m m ) , 96 fu s e d m a g n e s ite ( 0. 088 m m ) , m id d le g ra d e m a g n e s ite ( 5 2 m m , 2 m m , 0. 088 m m ) , h ig h p u rity m a g n e s ite ( 52 m m , 2 m m , 0. 088 m m ) a n d 2A l2 O 3 ( 0. 088 m m )a s s ta rtin g m a te ria ls , lig n o s u lfite a s b in d e r, a fte r m a tc h in g , m ix in g , s h a p in g b y 630 t p re s s in g m a c h in e , d r2 y in g a t 110 fo r 16 h in tu n n e l d ry k iln, fo llow e d b y firin g in u ltra 2h ig h tem p e ra tu re tu n n e l k iln a t 1 740 a n d 1 760 fo r 6 h re s p e c tive ly. Th e re s u lts in d ic a te d th a t: H ig h q u a lity m a g n e s ia - a lum in a b ric ks w ithh ig h c ru s h in g s tre n g th a n d g o o d th e rm a l s h o c k re s is ta n c e w e re p re p a re d b y op tim iz in g th e fo rm u la a n d fir2in g tem p e ra tu re. Th e b ric ks h a ve b e e n u s e d fo r ke y p a rts o f lim e s le e ve k iln to re p la c e m a g n e s ia - c h rom e b ric k a n d m a g n e s ia b ric k, a n d a c h ie ve d g o o d s e rv ic e re s u lts.Ke y w o rd s: L im e s le e ve k iln, A rc h b rid g e , M a g n e s ia - a lum in a s p in e l b ric kA u tho rs a dd re s s: S c h o o l o f M a te ria ls S c ie n c e a n d En g in e e rin g , X ia n U n ive rs ity o f A rc h ite c tu re a n d Te c h 2n o lo g y, X ia n 710055, C h in a(上接 361页 )In du s tria l p ro du c tio n p ra c tic e o f ba u x ite ba se d m u llite m a te ria ls / Ya n g Zho n gz h e ng , Xu E n x ia , G e T ie z h u / / N a ihuo C a iliao. - 2007 , 41 ( 5 ) : 359B a u x ite b a s e d m u llite w a s p re p a re d w ith g ra d e b ro ke n b a u x ite ( 3 m m ) a n d b ro ke n c o a l g a n g u e( 3 m m ) a s s ta rtin g m a te ria l a c c o rd in g to fo rm u la w ( A l2 O 3 ) = 68 % 72 % in b a u x ite b a s e d m u llite g ro g s. M illin g th e s e m ix tu re to p a rtic le s iz e 0. 044 m m b y w e t m illin g to h om o g e n iz e c h em ic a l c om p o s itio n. A fte r s h a p in g b y w e t e x tru s io n , d ry in g , th e m a te ria ls w e re fire d a t 1 550 , 1 600 a n d 1 700 fo r 6 h o u rsre s p e c tive ly. A fte r c o o lin g , a p p a re n t p o ro s ity a n d b u lk d e n s ity o f fire d m a te ria ls w e re d e te rm in e d. Th e in 2d u s tria l p ro d u c tio n p ra c tic e s h ow s th a t: Th e a p p rop ria te s in te rin g tem p e ra tu re fo r b a u x ite 2b a s e d m u llite w ith h om o g e n iz e d c om p o s itio n s a n d m ic ro s tru c tu re a n d c o n s is te n t p rop e rtie s is 1 600 , a t w h ic h th e m u l2 lite h a s a p p a re n t p o ro s ity o f 1. 5 % , b u lk d e n s ity 2. 81 g cm - 3 , a n d re fra c to rin e s s 2u n d e r2lo a d 1 610 1 650 . C om p a re d w ith th e la b o ra to