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红土镍矿回转窑用低气孔莫来石砖的性能

文章编辑:耐火材料 发表时间:2019-12-30 浏览次数:次
红土镍矿回转窑直接还原镍铁工艺所需温度高,其大部分物料处于半熔或全熔状态,并且渣含量高、成分波动 大、黏度低,目前普遍采用铝铬砖、镁铬砖,但使用寿命均偏短,并且存在铬污染问题。

推动产业废弃物循环利用,开展铝矾土的高效提质工作,是“十三五”的工作目标之一。为此,本工作中采用莫 来石均质料制备低气孔莫来石砖,应用于红土镍矿回转窑的过渡带。

1 试验

1.1 原料

莫来石均质料的理化性能指标列于表1。从表中可以看出,该工艺生产的均质料具有质量稳定可控、杂质含量 低、体积密度大的优点。

1.2 莫来石均质料的微观结构分析

从不同放大倍数下莫来石均质料的微观结构照片中可以看出,采用均化工艺后,试样经高温烧结,二次莫来 石化较为充分,莫来石晶相发育良好,并形成较为完善的网络结构,结合较为紧密。 从图2高纯莫来石均质料的XRD图谱可以看出,其晶相主要为莫来石相,还有一部分刚玉相。

1.3 其他原料

低气孔莫来石砖其他原料的化学成分列于表2。


1.4 试验方案

低气孔莫来石砖的试验方案如表3所列,试验方案中纯红柱石砖为基础(XY1),逐步引入莫来石均质料代替红柱 石,研究均质料对材料的理化性能的影响。

1.5 试验方法——静态坩埚法

坩埚制备:选取上述4种样砖,分别切取100mm×100mm×100mm的试块,并在试块中心钻取Φ30mm×50m m的圆孔,制成坩埚。

侵蚀剂:试验用渣按照厂家提供的实际生产时配料方案CaO 9%、无烟煤19%、红土镍矿72%的比例配料,经球 磨共混3h备用。

坩埚密封:选取4种试验砖切取50mm×50mm×30mm的薄片作为坩埚盖,然后用火泥密封。

试验条件:由于过渡带比烧成带温度稍低,考虑实际温况波动,分别在1350℃、1400℃、1450℃保温4h进行 抗渣试验。

2 试验结果分析

从图3-图7 4个试验方案检测结果对比可以看出,莫来石均质料引入20%和40%制备的低气孔莫来石砖与纯红柱 石体系相比整体差异不是很大,具有低气孔率、高耐压强度、高热震稳定性、高荷重软化温度。当莫来石均质料引入 量增加到60%时,试样的气孔率略有提高,热震稳定性有所下降。

图8示出了低气孔莫来石砖不同倍数下的微观结构。分析认为莫来石均质料采用均化工艺后,二次莫来石化较为 彻底,烧结较为致密(图8,a),并且气孔均匀分布,与红柱石配合时,烧结过程中红柱石部分产生莫来石和SiO2玻璃 相(图8,b),莫来石相变体积膨胀及SiO2玻璃相浸润填充使得材料的结合程度提高,气孔率降低,体积密度增加。所 以采用莫来石均质料替代部分红柱石骨料时可以达到较好的效果,所制备的莫来石砖气孔率较低。

3 抗侵蚀对比试验

3.1 试验样砖

采用上述4组试验样砖中纯红柱石砖XY1,引入40% 70莫来石均质料的XY3,加上普通高铝砖和刚玉莫来石砖, 采用静态坩埚法进行抗渣对比试验。普通高铝砖和刚玉莫来石砖的理化指标列于表4。

上述耐火制品在不同温度下的抗侵蚀对比照片如图9所示。 从抗渣试验结果来看,低气孔莫来石砖的XY1和XY3的坩埚内部无明显侵蚀现象,可见其具有良好的抗侵蚀性能,分析原因认为砖中低铝红柱石可与镍铁渣形成高黏度玻璃相,可有效抑制镍铁渣的渗透,从而提高材料的抗渣侵 蚀渗透能力。而刚玉莫来石砖抗渗透能力较差,普通高铝砖由于气孔率较高,杂质含量也比较高,镍铁渣对其侵蚀现 象明显,抗侵蚀性能很差。

4 结论

(1)采用莫来石均质料、红柱石为主要原料生产的低气孔莫来石砖具有低气孔率、高耐压强度以及良好的热震稳 定性。

(2)采用静态坩埚法进行试验后发现,低气孔莫来石砖与高铝砖和刚玉莫来石砖对比具有更为优异的抗渣侵蚀能 力,适用于红土镍矿回转窑过渡带。

郑州东泰耐火材料有限公司将始终秉行“以市场为技术导向,以质量为发展根本,以"合作互利、共同发展"的经营理念为根基,深受国内外众多客户的信赖与支持,郑州信科耐火材料有限公司愿与行业同仁一道共谋发展大计,共创事业辉煌。

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