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鎂碳磚的熔損速度隨石墨純度的提高而下降,特別是對純度大于95%的石墨更明顯。對其機理的研究表明,在1300℃以上時(shí),鎂砂和石墨中雜質(zhì)(SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3等)都向兩者交界處聚集,生成低熔物,使鎂砂顆粒容易受到爐渣的侵蝕而流入爐渣中,從而降低了耐侵蝕性。生產(chǎn)轉爐噴補料實(shí)際使用結果表明,使用95%以上含碳電的石墨制成的鎂碳磚抗渣性比普通鎂碳磚高出0.51倍。使用含碳量大于95%96%的高碳鱗片石墨是既提高鎂碳磚質(zhì)量又降低制磚成本的有效技術(shù)措施。如果以同檔次石墨和鎂砂原料制磚的性能為基準,那么改用高檔次石墨比提高鎂砂檔次對磚性能的提高要大得多。在相同工藝條件下,使用高檔次石墨和低檔次鎂砂原料制成的磚性能比使用高檔次鎂砂和低檔次石墨原料的磚要好。但必須注意,轉爐噴補料廠(chǎng)家當使用純度較高的石墨時(shí),磚中生成的液相里少,氧氣容易濃透到磚內使石墨發(fā)生氧化脫碳,為此必須加入抗氧化劑如金屬Al、Si以及Al-Mg合金、SiC、BN等。
2、石墨石墨是鎂碳磚中另一個(gè)基本組分。石墨具有很好的耐火材料基本特性,主要理化指標:固定碳85%~98%,灰分13%~2%(主要成分SiO2,Al2O3等),相對密度2.09~2.23,熔點(diǎn)3640K(揮發(fā))。由于石墨非常容易被氧化,生產(chǎn)轉爐噴補料所以長(cháng)期以來(lái)沒(méi)有引起人們的重鎂碳磚使用過(guò)程中,石墨的氧化有三種原因:(1)空氣中氧對石墨的氧化(2)渣中氧化物對石墨的氧化(3)石墨本身所含雜質(zhì)氧化物對石墨的氧化。這些氧化物主要指SiO2和Fe2O3轉爐噴補料廠(chǎng)家鎂碳磚中雜質(zhì)氧化物和石墨反應后,造成磚體結構疏松,透氣性增大、強度下降,這是鎂碳磚損毀的內因。因此,生產(chǎn)鎂碳磚大都選用純度高、磷片結晶大的石墨。
現在對于耐火材料的定義,已經(jīng)不僅僅取決于耐火度是否在1580℃以上了。轉爐噴補料廠(chǎng)家目前耐火材料泛指應用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生產(chǎn)設備內襯的無(wú)機非金屬材料轉爐噴補料廠(chǎng)家酸性耐火材料以氧化硅(Si02)為主要成分,常用的有硅磚和黏土磚。硅磚是含93%以上Si02硅質(zhì)品,使用的原料有硅石、廢硅磚等,硅磚抗酸性爐渣侵蝕能力強,但易受堿性渣的侵蝕,它的荷重軟化溫度很高,接近其耐火度,重復煅燒后體積不收縮,甚至略有膨脹,但是抗熱震穩定性差。硅磚主要用于焦爐、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐等熱工設備,硅磚按照Si02含量及理化指標的不同可分為幾個(gè)等級,主要分玻璃窯用硅磚和焦爐用硅磚兩大類(lèi)。粘土硅磚以耐火粘土或焦寶石熟料為主要原料,含有30%-46%的氧化鋁,耐火度1580-1770℃,屬弱酸性耐火材料,抗熱振性好,對酸性爐渣有抗蝕性,應用廣泛,粘土磚中以耐火粘土為主要原料制作的叫做普通粘土磚,以焦寶石熟料為主要原料制成,顯氣孔率在17%以下的酸性磚稱(chēng)為低氣孔粘土磚。兩種黏土磚又根據其中的理化指標不同分為若干等級,普通黏土磚與低氣孔黏土磚之間價(jià)格差異較大。
鎂砂是由菱鎂礦、水鎂礦或從海水中提取的氫氧化鎂經(jīng)高溫煅燒而成。系菱鎂礦等鎂質(zhì)原料經(jīng)高溫處理達到燒結程序的產(chǎn)物的統稱(chēng)。用豎窯回轉窯等高溫設備一次煅燒或二步煅燒工藝,以天然菱鎂礦為原料燒制的燒制作的鎂砂稱(chēng)為燒結鎂砂;以菱鎂礦等為原料經(jīng)電弧爐熔煉達到熔融狀態(tài)冷卻后形成的稱(chēng)為從海水中提取氧化鎂制成的稱(chēng)為海水鎂砂。鎂砂是耐火材料最重要的原料之一,用于制造各種鎂磚、鎂鋁磚、搗打料、補爐料等,含有雜質(zhì)較多的,用于鋪筑煉鋼爐底等。轉爐噴補料廠(chǎng)家高純鎂砂是選用天然特級菱鎂礦石浮選提純經(jīng)輕燒細磨壓球超高溫油豎窯煅燒而成。是制磚不定耐火材料優(yōu)質(zhì)原料。生產(chǎn)轉爐噴補料中檔鎂砂是以MgO含量為97%的輕燒氧化鎂為原料,經(jīng)壓球、高溫豎窯煅燒等工藝生產(chǎn)而成。產(chǎn)品燒結程度好,結晶致密,是生產(chǎn)中檔鎂質(zhì)耐火制品的優(yōu)質(zhì)原料。
耐火材料有很多種分類(lèi)方法,按照供貨形態(tài)可分為定型耐火材料和不定型耐火材料。轉爐噴補料廠(chǎng)家耐火澆注料是一種典型的不定型耐火材料,它是由合理級配的骨料顆粒、細粉與結合劑及外加劑共同組成的混合料。金昌轉爐噴補料耐火澆注料通常以干態(tài),無(wú)同定的外形,加水或其他液體可制成漿狀、泥膏狀和松散狀,進(jìn)行澆注施工。澆注成形后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的水化、凝固后獲得一定強度,烘烤后無(wú)需燒制可直接使用。耐火澆注料具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、施工方便,使用壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn),常被作為熱工窯爐和設備的內襯材料而廣泛使用。近些年來(lái),耐火澆注料的新品種不斷出現,通過(guò)改變材料的組合配比及生產(chǎn)工藝,結合劑添加的劑量和類(lèi)別,外加劑的選擇以及制備技術(shù)的更新,都使其綜合使用效果不斷提高,應用領(lǐng)域也不斷擴展。筆者以國內外有關(guān)耐火澆注料的報道為例,系統地介紹不定型耐火澆注料的組成、發(fā)展及應用。
剛玉質(zhì)耐火澆注料具有良好的高溫耐磨性,且對酸堿性爐渣及金屬玻璃溶液只有優(yōu)異的抗侵蝕性能,生產(chǎn)轉爐噴補料因而被廣泛應用于建材、冶金等高溫工業(yè)領(lǐng)域。賀智勇、衛青峰等研究了SiO2微粉加入量對ρ-Al2O3微粉結合剛玉質(zhì)耐火澆注料性能的影響。轉爐噴補料廠(chǎng)家研究表明:摻入2%的SiO2微粉水化后形成網(wǎng)狀絮凝結構,與ρ-Al2O3微粉反應生成莫來(lái)石,增強了顆粒間燒結程度和結合能力,大幅度提高了中低溫段抗折強度及烘干強度。李志剛等研究了納米碳酸鈣對剛玉質(zhì)耐火澆注料性能的影響:實(shí)驗結果表明:在高于900℃的處理溫度下,納米碳酸鈣的粒度較小,分散均勻度高,且原位結合易生成鋁酸鈣礦物,因此含納米碳酸鈣的剛玉質(zhì)耐火澆注料的抗折強度較含鋁酸鈣水泥的澆注料要高。賀中央等研究發(fā)現:當減水劑加入量—定時(shí),澆注料的流動(dòng)性、抗折強度隨納米碳酸鈣的加入量的增加而降低,顯孔率則隨之逐漸升高;當澆注料流動(dòng)值一定時(shí),1000℃及1600℃處理下的澆注料顯氣孔率、冷熱態(tài)強度隨納米碳酸鈣加入量增大均顯著(zhù)提升。王周福等指出,引人少量的納米二氧化硅能夠顯著(zhù)提高其常溫物理性能,但由于納米二氧化硅增強澆注料的燒結程度,使其抗熱震性能隨之降低。