添加劑對鎂鈣系耐火材料性能的影響.pdf

1、按照國際標準，耐火材料的定義是化學與物理性質(zhì)允許其在高溫環(huán)境下使用的無機非金屬材料，或者含有一定比例金屬，比如金屬氧化物等的一類材料以及產(chǎn)品。目前，耐火材料用途廣泛，常用的有連鑄中間包內(nèi)襯、爐外精煉鋼包 AOD、VOD爐、電爐、轉(zhuǎn)爐及大型干法水泥窯燒成帶以及其它高溫工業(yè)設(shè)備內(nèi)襯等。鎂鈣系耐火材料因其耐高溫、抗渣性、抗熱震性、高溫真空下的穩(wěn)定性、凈化鋼液等優(yōu)點受到鋼鐵企業(yè)普遍重視。
　　MgO-CaO耐火材料具有一系列優(yōu)良性能，但其

2、易水化性，限制了該材料的應用，要大力開發(fā)利用鎂鈣系耐火材料，加入少量添加物，高溫燒成或二步煅燒，密封包裝，生產(chǎn)工藝的控制是必須的。上述各種防水化方法都能不同程度減少鎂鈣系材料的水化，目前普遍采用添加劑法。
　　我的研究計劃主要以輕燒白云石為基礎(chǔ)原料，添加一定比例的Al2O3、Fe2O3、ZrO2，研究氧化鋁、氧化鐵及氧化鋯對鎂鈣系耐火材料性能的影響。通過不同溫度的高溫燒結(jié)制取試樣，對其進行體積密度、吸水率、開氣孔率、水化增重率和粉

3、化率、以及XRD和掃描電子顯微鏡、能譜分析等物理檢測。有三個方面：（1）Fe2O3、Al2O3作為添加劑，改變Fe2O3、Al2O3的加入量以及改變溫度，制備出MgO-CaO-Fe2O3及MgO-CaO-Al2O3三元系耐火材料。（2）Fe2O3+Al2O3作為復合添加劑，改變復合添加劑的加入量以及改變溫度，制得MgO-CaO-Al2O3-Fe2O3四元系耐火材料。（3）以氧化鋁及氧化鐵及氧化鋯作為復合外加劑，改變氧化鋁及氧化鐵及氧化鋯

4、的加入量和燒結(jié)溫度，制得MgO-CaO-Al2O3-Fe2O3-ZrO2五元系耐火材料，研究氧化鋁及氧化鐵及氧化鋯復合添加劑對白云石燒結(jié)性能、抗水化能力、物相組成及顯微結(jié)構(gòu)的影響。
　　本課題是針對企業(yè)生產(chǎn)中存在的問題，將白云石耐火材料作為研究對象，引入單一及復合添加劑來提高白云石的燒結(jié)性能、抗水化能力，制備出性能優(yōu)異的鎂鈣系耐火材料，為制備高性能白云石基耐火材料提供有益的借鑒。通過以上分析和討論，在本文所研究的范圍和實驗條件下，

5、可以得出如下結(jié)論：
　　(1)單一添加Fe2O3或Al2O3，都可以明顯改善白云石的燒結(jié)性。在同一燒結(jié)溫度下，隨著Al2O3質(zhì)量分數(shù)的增加體積密度不斷增加，當Al2O3質(zhì)量分數(shù)達到30％時，體積密度達到最高值，氣孔率最低，水化增重和粉化率也最低。繼續(xù)增加Al2O3的質(zhì)量分數(shù)，體積密度逐漸下降，氣孔率增大，水化增重率和粉化率也增大，這是因為形成了相對易水化的鋁酸鈣的結(jié)果。合理提高燒結(jié)溫度可以明顯改善材料的抗水化性能；
　　(2

6、)Fe2O3-Al2O3復合添時能更有效的改善白云石的燒結(jié)性，材料的抗水化能力得到進一步改善，第三組分添加劑ZrO2的引入不但能改善材料的抗水化性能，而且可以改善材料的高溫性能，也有可能提高材料的抗渣侵蝕性能；
　　(3)Fe2O3和Al2O3的引入都優(yōu)先與白云石分解產(chǎn)物CaO反應形成鐵鈣或鋁鈣化合物。氧化鋁含量較低時主要形成鋁酸三鈣C3A，Al2O3含量在30-50%時會形成削弱抗水化能力的CA。在較高溫度下Fe2O3和Al2O