加入红柱石铝硅系浇注料性能的改进.ppt

加入红柱石对Al2O3-SiO2系浇注料性能的改进
河南科技大学高温材料研究院
报告内容
红柱石简介
红柱石的一些应用研究
含Al,Si元素耐火原料的组合
aAl2O3·bSiO2
Al
Al2O3
SiO2
Si
含铝化合物
含硅化合物
问题:根据上图提示,能给出几种原料组合?
+
+
a,b=1时,组成了
蓝晶石族矿物
+C,N,F,Cl…
+C,N, …
+O
“三石”与莫来石的关系
“三石”天然原料,未经热处理,直接使用。
使用过程既是热处理过程,其受热变化为莫来石化的过程。
3(Al2O3·2SiO2)(蓝晶石族矿物)3Al2O3·2SiO2 (莫来石)+4SiO2
在转变过程中伴随有体积膨胀
蓝晶石族矿物的Al2O3理论含量比莫来石的低,因而莫来石含量的多少取决于原料中的Al2O3含量。理论上讲,%()%的SiO2。但实际上,即使是精矿的Al2O3含量也比理论值低,%。
蓝晶石族矿物的莫来石化
矿物
蓝晶石
红柱石
硅线石
开始或快速转化温度/℃
转化后的体积效应/%
莫来石化速度
1300-1350
+16-18
快
约1400
+3-
中
约1450
-7-8
慢
莫来势石结晶过程
从颗粒表面开始逐渐深入
从颗粒表面开始逐渐深入
在整个颗粒发生
莫来石结晶形态
莫来石结晶大小/μm
莫来石结晶方向
长柱状、针状
35
垂直原蓝晶石晶面
中等柱状、针状
20
平行原红柱石晶面
短柱状、针状
3
平行原硅线石晶面
影响红柱石莫来石化的因素
影响因素:红柱石矿的纯度、粒度、煅烧温度、保温时间和纯度,杂质含量较高,高温下容易生成液相,会导致红柱石莫来石化的温度有所下降,其中煅烧温度的影响尤为突出。
红柱石的粒度与莫来石化温度的关系
红柱石精矿的粒度/mm
<
<
<
莫来石化开始温度/℃
1350
1300
1300
莫来石化完成温度/℃
1600
1500
1450
红柱石体积膨胀特点:
但因红柱石和莫来石之间的密度差异小,-,,因而红柱石的热膨胀作用明显低于蓝晶石的。一般,红柱石的最大体积膨胀率为5%左右,线膨胀率为1%-%。
利用红柱石热膨胀较小的特点,红柱石的颗粒生料可不经煅烧而直接用作耐火材料的骨料。这是为数不多的生料可以直接使用的节能型耐火原料之一。
红柱石在浇注料中的一些应用
加入红柱石对矾土基低水泥浇注料性能的影响
第一部分:采用特级矾土为骨料
第二部分:采用三级矾土为骨料
加入红柱石对轻质浇注料性能的影响
第三部分:采用莫来石空心球为骨料
第四部分:采用微孔莫来石轻质骨料
研究背景
作为不定形耐火材料主流的Al2O3-SiO2质耐火浇注料广泛应用于各种工业窑炉,如钢铁工业的铁水包、混铁炉、中间包、轧钢加热炉等的内衬。但仍存在着以下问题:
高温下的烧结作用导致体积收缩不利于保持浇注料在高温下的整体性;
Al2O3含量高导致浇注料的热震稳定性差,且热容量大,导热率高,散热大。
热态强度较低,脆性大;
采用高铝矾土作主要原料,往往体积密度大,既不利于炉窑衬体的轻质化,也不利于降低用料量。
研究背景
红柱石是一种天然矿物,储藏于变质岩石当中,与蓝晶石、硅线石一样均属蓝晶石族耐火原料;红柱石为岛状结构铝硅酸盐矿物,其化学式为Al2O3·SiO2,主要化学成分为Al2O3和SiO2,还含少量的FeO,%,%;-。
红柱石可在1200℃以上莫来石化,伴随5%左右的体积膨胀,且莫来石化后生成的二氧化硅玻璃相绝大部分处于莫来石晶体网络之中,只有小部分处在颗粒表面。该玻璃相对莫来石有良好的润湿性,可缓和红柱石分解引起的体积膨胀效应。在高温下,莫来石晶内液化的SiO2能够吸收热应力;这种高硅玻璃相可与浇注料中的Al2O3反应生成二次莫来石,强化基质。
研究背景
这使得由红柱石转化而得到的莫来石比用其它原料时有更好的高温性能,尤其是热震稳定性和抗渣性。莫来石呈针柱状穿插结构,有利于热态强度的提高。
本工作的出发点是利用红柱石莫来石化带来的有益效应,达到改善Al2O3-SiO2质浇注料性能的目的,为此设计了试验配方,系统研究红柱石加入量对浇注料性能的影响,为这类浇注料的性能改善,提高使用效果和扩大适用范围提供技术依据。