MgO-CaO復(fù)相陶瓷體系水化機理探索及相關(guān)性能研究.pdf

1、我國是水泥生產(chǎn)大國，在水泥回轉(zhuǎn)窯的高溫?zé)蓭В毡槭褂面V鉻磚，但鎂鉻磚會對環(huán)境造成公害。每年僅處理鉻公害消耗凈水超過20億立方米，直接經(jīng)濟損失20億元以上，這對缺水非常嚴(yán)重的我國來說，是一個非常嚴(yán)重的環(huán)境問題。因此，必須尋找一種能替代鎂鉻磚的綠色耐火材料，白云石作為堿性耐火材料的重要原料之一成為首選。白云石材料具有優(yōu)良的高溫性能，對堿性物料具有極強的抗蝕能力，有易掛、易維護窯皮等優(yōu)點，而且不會造成環(huán)境污染。此外，作為冶金窯爐用耐火材料，

2、白云石質(zhì)中的CaO能起到凈化鋼水的作用，實現(xiàn)潔凈鋼的生產(chǎn)。 然而，以白云石作原料的耐火材料在存放或反復(fù)使用中極易吸收水分生成氫氧化物而產(chǎn)生體積膨脹，使制品破裂、粉化。因此，要推廣使用白云石質(zhì)耐火材料，必須解決其易水化的技術(shù)難題。 本文摒棄表面涂覆防水化的缺點，從材料組分設(shè)計，材料結(jié)構(gòu)控制等方面入手，有效控制材料中的MgO、CaO的水化速率，全方位提高快體材料抗水化問題，徹底解決材料存放和反復(fù)使用中水化技術(shù)難題。

3、本文在研究MgO-CaO系材料的水化機理的基礎(chǔ)上，結(jié)合原料的特性，確定外加組分，通過對外加組分的加工處理，使外加組分與基體中易水化組分產(chǎn)生物理化學(xué)作用，并通過外加劑效應(yīng)和燒結(jié)過程控制，改變材料結(jié)構(gòu)，控制其化學(xué)活性，進而全方位地控制組分的水化特性。 對MgO-CaO系材料抗水化的研究結(jié)果表明，引入適當(dāng)?shù)耐饧觿┑哪苡行Т龠MMgO-CaO系材料的燒結(jié)。通過與基體材料發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，改變材料顯微結(jié)構(gòu)，促進燒結(jié)致密、提高抗水化性能。在添

4、加劑的選擇上，Ni<,2>O<,3>優(yōu)于其他添加劑。Ni<,2>O<,3>的添加對促進材料燒結(jié)，提高抗水化性能效果最顯著，添加1％的Ni<,2>O<,3>時材料抗水化達到5個月水中浸泡不水化，7個月空氣中存放不粉化。 此外，該體系材料的水化性能與其抗熱震性能密切相關(guān)，本文通過分析MgO-CaO系材料的組成和熱膨脹行為，研究MgO-CaO系統(tǒng)材料的組成與其熱膨脹行為之間的關(guān)系，尋找提高該體系材料抗熱震性能的有效途徑。研究結(jié)果表明，

5、添加的MnO<,2>與基體材料反應(yīng)生成新的物相，引起體積膨脹，產(chǎn)生大量微裂紋。材料受到熱沖擊時產(chǎn)生宏觀裂紋，當(dāng)宏觀裂紋擴展遇到這些微裂紋時，會使主裂紋發(fā)生偏轉(zhuǎn)或停止，從而阻礙了宏觀裂紋的擴展，減緩了試樣內(nèi)部的應(yīng)力集中，改善試樣的抗熱震性。Sc<,2>O<,3>與MnO<,2>組合添加，可降低材料的膨脹系數(shù)，提高材料的抗熱震性能。生成的物相將MgO、CaO包裹，減少了其與外界接觸的途徑，提高了材料的抗水化性能。通過鈍化MgO、CaO的活性