耐火浇注料、镁质耐火砖、铝质耐火砖、耐火原料
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电熔和烧结的铁铝尖晶石原料对耐火制品性能的实际影响
来源: 苗 | 日期: 2020-10-26 | 点击: 268 | 打印本页 | 返回列表  

由于镁铬砖在水泥回转窑烧成带高温运转过程中的铬变价(在热介质含钙、钠、钾较多的情况下,Cr3+转化为Cr6+的量急剧升高)带来一系列的环境污染问题,水泥回转窑烧成带用直接结合镁铬砖已被镁钙砖、镁铝尖晶石砖、镁铁铝尖晶石砖大范围替代,镁白云石砖易挂窑皮,但热震稳定性及抗水化性较差一直阻碍着其发展;镁铝尖晶石砖具有良好的抗侵蚀性与热震稳定性,但挂窑皮性能差导致使用周期不稳定,一直止步于回转窑的上下过渡带;镁铁铝尖晶石砖不但拥有良好挂窑皮性能,而且常温及高温性能尤其热震稳定性均优于直接结合镁铬砖,适合大窑及新窑的苛刻要求,且使用寿命稳定在10个月以上。

生产镁铁铝尖晶石砖的一种重要原料是铁铝尖晶石,铁铝尖晶石是天然矿物,是由富含铁的铝土泥岩经高温变质而成,呈黑色晶体,硬度7.5,密度3.95~4.39g·cm-3。但自然的很少,通常以轧钢皮和氧化铝为原料,以烧结法和电熔法人工合成。早期电熔铁铝尖晶石以致密度高,显气孔率低,尖晶石化率高,易提高制品的体积密度,保证制品的质量,成为铁铝尖晶石砖生产的首选。但电熔料的成本较高,近年来随着工艺的完善成熟,采用烧结法合成铁铝尖晶石推广很快。
本文通过对铁铝尖晶石电熔原料及烧结料合成的制品进行分析,找出两种原材料合成制品的主要差别以及实际应用效果。

1采用铁铝尖晶石电熔原料与烧结料生产的制品性能对比


1.1原料性能指标
电熔与烧结铁铝尖晶石原料的性能指标如表1所示。
表1电熔与烧结铁铝尖晶石性能指标表

1.2生产基本工艺
生产砖分A级和B级,A级采用的是电熔铁铝尖晶石生产(下同),B级采用烧结铁铝尖晶石原料直接替换同等重量的电熔铁铝尖晶石原料生产(下同),A级和B级中高纯镁砂等其它原料加入量与粒度比例均不变,采用亚硫酸纸浆废液做结合剂,在2000t双模腔的LS自动液压机上成型,110℃干燥器中干燥超过12h,高温隧道窑内1650℃保温4.5h烧成。

图1烧后A级镁铁铝生产砖(左列)与B级镁铁铝生产砖(左列)出窑后照片
无论从外观,还是烧后尺寸变化,A级和B级生产砖的区别不大,且难以分辨。

2检测结果


A级镁铁铝尖晶石砖与B级镁铁铝尖晶石砖性能指标对比如表2所示。通过常规性能对比可发现B级铁铝尖晶石制品相比A级体积密度、常温耐压强度有小幅降低,显气孔率有小幅增大。荷重软化温度及抗热震性相当,化学成分无明显差别。这是因为烧结铁铝尖晶石相对电熔原料的体积密度小,显气孔率大,直接影响了制品的体积密度与显气孔率和耐压强度。由于差别幅度很小,B级铁铝尖晶石制品完全可满足大型水泥回转窑烧成带的施工及使用要求。
表2A级镁铁铝尖晶石砖与B级镁铁铝尖晶石砖性能指标对比表

将A级与B级镁铁铝尖晶石砖切成80mm×80mm×65mm的样块各2块(为一组)。按新取的水泥生料:窑皮=7:3的比例混合均匀(粒度≤0.088mm),采用三明治法将混合料作为夹层平铺到每组样块中间,加入量为30g每组。将装好混合料的样块放入重烧炉里在1500℃下保温360min。凉后取出分开,观察夹层面,见图3和图4。

图2A级镁铁铝尖晶石砖挂窑皮实验(左为下部砖样,右为上部砖样)

图3B级镁铁铝尖晶石砖挂窑皮实验(左为下部砖样,右为上部砖样)
从挂窑皮试验分开后的试样看,无论A级还是B级镁铁铝尖晶石砖均容易挂上窑皮,从上部砖样粘连窑皮的量可看出B级镁铁铝尖晶石砖相对A级挂的稍多一些,粘连也更加牢固一些。由于A级和B级镁铁铝尖晶石砖的化学成分无明显差别,B级镁铁铝尖晶石砖显气孔率大,粉料渗透于砖体表层量大,表层更易反应形成牢固的窑皮。

3使用效果


将A级与B级镁铁铝尖晶石砖批量标记后同砌筑在日产5000t的水泥窑烧成带上,累计运行了11个半月,水泥厂停窑大修时,220mm长的A级与B级镁铁铝尖晶石的残砖还有140~160mm,末端100mm以内的强度仍较高,磨损及剥落区相对较均匀,对比A级与B级镁铁铝尖晶石制品的残砖发现磨损量很接近,区别不大,可推测二者使用周期很接近,无较大差距。

4结论


铁铝尖晶石烧结原料相对电熔料生产出来的镁铁铝尖晶石砖虽然体积密度,常温耐压强度略有降低,显气孔率略有增大,但热震稳定性及荷重软化温度仍较好,且更易挂窑皮,完全能满足施工及使用要求,使用寿命与电熔料合成的制品差别不大,是一种性价比较高的原料。

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