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水泥窑用镁铝尖晶石不烧砖的性能研究
来源：编辑：发布时间：2021/3/5
某些使用场合 (在生产白水泥时) 不需要含有大量的铁和铬矿, 因而用于水泥工作衬的耐火材料成分中的天然铬矿尖晶石 (FeO, MgO) · (Cr2O3, Al2O3, Fe2O3) 则由镁铝尖晶石所代替, 这就是要开发水泥窑用MgO-MgO·Al2O3系耐火材料的原因。MgO-MgO·Al2O3系耐火材料与其他碱性耐火材料相比, 除了具有耐剥落性好, 热膨胀性低, 组织脆化少外, 还具有耐蚀性等优点。与镁铬系耐火材料相比, 它在水泥窑上应用时不担心六价铬所造成的环境污染。因此镁铝系耐火材料完全可以取代镁铬系耐火材料作为水泥窑过渡带和烧成带等部位的用砖。本部分工作主要是研究对比三种不同的结合剂 (硫酸镁, 氯化镁, 纸浆加微粉) 对水泥窑用不烧砖气孔率, 体积密度, 耐压强度, 线变化的影响;和采用用同一种结合剂做荷重软化实验, 研究了镁铝比对荷重软化的影响。对水泥窑用不烧砖气孔率, 体积密度, 耐压强度, 线变化的影响, 电熔镁砂纯度为97%, 刚玉纯度为98.5%, 活性氧化铝纯度为99%, 结合剂 (氧化硅微粉加纸浆废液, 硫酸镁, 氯化镁) 都是在20℃常温下配成的饱和溶液。实验原料的配比见表1。
将按以上配比的原料装入混料机中混合均匀, 在液压机上制成直径50mm, 高50mm的试样, 每组10个试样。成型压力为300KPa, 成型后的试样先自由升温到90℃, 然后保温2小时, 再升温到110℃, 再保温6小时, 升温到1500℃后保温3小时烧成, 其制样流程图1所示:
按GB/T2997—2015测试试样的体积密度;按GB/T5988—2007测试试样线变化率;按GB/T5072—2008测试试样耐压强度;按GB/T5989-2008测试试样的荷重软化点。不同的结合剂对样品烧前烧后的强度、线变化率的影响如图2、图3所示。
从图2、图3可以看出, 在不烧砖中, 结合剂中氯化镁结合剂最好, 硫酸镁最差, 纸浆加硅微粉结合剂界于二者之间, 由线变化图可以看出在烧砖所有结合剂中, 氯化镁结合剂制品线变化率最大, 强度最低, 硫酸镁制品线变化率最小, 强度最高, 纸浆加硅微粉结合剂界于二者之间。烧后由于结合剂的不同导致不同的线变化, 最终的体积密度与线变化率成反比, 线变化越大, 体积密度越小, 从而导致强度越低。不同的氧化铝含量对样品烧前烧后的强度、线变化率、体积密度及荷重软化温度的影响如图4、图5、图6、图7所示。
从图4、图5、图6、图7可以看出, 在不烧砖中, 随着Al2O3含量的增加, 体积密度减小, 耐压强度也减小;这是由于随着Al2O3粉体含量的增加, 起增加强度作用的方镁石颗粒含量逐渐减少, 以至于其体积密度和强度逐渐减小;在烧砖中随着Al2O3含量的增加, 体积密度减小, 耐压强度增大, 荷重软化在Al2O3含量为11%时达到最大值。这是由于随着Al2O3粉体含量的增加, 经过烧成后起着作为方镁石陶瓷结合相的作用的MA相应地增加, 当然其强度也会相应增大。但是随着MA相应地增加, 起着应力缓冲作用的MgO含量逐渐减少, 使制品的抗热震稳定性能下降;并且引进了更多的使制品熔融温度明显降低的杂质, 这都使得制品的荷重软化点降低, 所以综合可见, 荷重软化点会随着Al2O3含量的增加先增大后减小。(1) 在常温下在所选的结合剂中, 饱和的氯化镁是不烧砖最好的结合剂, 纸浆加硅微粉次之, 饱和的硫酸镁最差;饱和的硫酸镁是烧砖最好的结合剂, 纸浆加硅微粉次之, 饱和的氯化镁最差。(2) 在高温下不同的氧化铝组分中, 氧化铝含量为11%, 具有最大的荷重软化点及相关的高温性能。
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