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    研制高強剛玉-莫來石輕質磚的過程及應用

    添加時間:2018年2月24日  瀏覽次數:

           近幾年,作為梭式窯、隧道窯等高溫窯爐內襯的剛玉氧化鋁空心球產品的研制和使用比較多,最高使用溫度可達到1800℃。但由于其抗剝落性能較差,從而影響了窯爐的使用壽命。雖然國外進口產品在國內高溫窯爐的使用獲得一定認可,但是其價格相當昂貴。隨著工業窯爐向著節能和環保的方向發展,用戶需求耐高溫、高強度、抗剝落、使用溫度在1600-1750℃的輕質保溫磚。針對這種情況,我們在氧化鋁空心球制品生產工藝的基礎上,通過一定工藝的調整,研制出一種超輕,高強、耐高溫、抗熱震穩定性好,且可以直接接觸火焰的剛玉莫來石輕質磚制品,獲得了良好的使用效果。

           試驗方法:

           原材料及試樣的制備

           由于雜質含量對剛玉-莫來石制品的高溫性能影響很大,所以在配料中應盡量選擇(Al2O3+SiO2)高而其他雜質含量少的原料,試驗選用高純板狀剛玉砂、α-Al2O3微粉、高純富硅原料,以粘土做結合劑。主要原料的性能見下表1

    表1 主要原料的性能(%)

           配方的選擇

           為符合剛玉-莫來石礦物理論中對Al2O3的含量的要求,同時為滿足其高溫使用性,通過調整原料的比例來滿足理論中對Al2O3要求。結合生產剛玉-莫來石輕質磚的經驗,通過對一定體積密度下單位體積的氣孔率的計算,確定所加燒失物的體積比,研制出復合要求的剛玉-莫來石輕質磚。

           配比

           試驗過程

           將原料按一定的配比配合后,攪拌均勻,水份控制在10%左右。將混好的泥料采用振動成型的方法壓制成坯體。

           由于坯體含水量大,先自然干燥24-48小時后,再轉入溫度50~80℃的烘干室,經24小時干燥后,再轉入電爐110℃烘干。干坯的殘余水分≯1.5%。燒成溫度1500±10℃×6-8h。

           性能測試

    不同配方燒成品的高溫性能  表3

           分析與討論

           通過對燒后試樣檢測結果可以看出,試樣中Al2O3的百分含量基本相同的情況下,低Fe2O3含量的GMQ-4表現出更好的高溫性能。

           從表3可以看出,在制品中的Al2O3含量相差不大的情況下,通過添加物和粘土與剛玉、氧化鋁微粉的反應,生成優良的莫來石網絡及富余Al2O3的剛玉相,形成復相改性。莫來石結合的制品性能表現優良,其中以符合添加高硅原料的GMQ-4表現更為突出,效果最好。

           制品的組織結構決定了制品具有良好的抗熱震性和高強度

           配料中板狀剛玉為主要原料,由于板狀剛玉在1900℃以上快速燒成,其晶體二維形貌呈平板狀并互相穿插交錯,同時α-Al2O3晶體內含有較多的微米級的封閉氣孔且開口氣孔較少,使板狀剛玉具有了良好的高溫力學性能。α-Al2O3微粉的引入,在燒結過程中極易與添加物中的游離SiO2以及含硅礦物質的引入更加促使基質中莫來石化的完成,比較容易形成連續均勻的莫來石相,基質中這種比較均勻的莫來石網絡膠結著剛玉相,易形成富Al2O3的剛玉-莫來石復相,大大提高制品的熱震穩定性;同時,一定有機燒失物燃盡后在產品內部留下的較多氣孔在提高熱震穩定性方面也起到了關鍵性作用。

           基質中交錯的莫來石網絡提高了制品的結合程度,使制品形成高強度。

           制品的組織結構決定了其具有良好的高溫性能

           在剛玉-莫來石制品中,主要化學成分為Al2O3和少量的SiO2,其礦物相以剛玉相為注,莫來石相為輔,由Al2O3-SiO2相圖可知,剛玉相和莫來石相共存時,出現液相的溫度為1840℃,另外剛玉和莫來石均為高溫耐火礦物,剛玉的熔點為2050℃,莫來石熔融時的溫度約1850~1910℃,所以剛玉和莫來石相的存在,以及低雜質高純原料的選擇,是制品具有良好的組織結構,決定了制品具有高荷軟等諸多高溫耐火性能。

           該超輕高強剛玉-莫來石輕質磚具有荷重軟化溫度高、熱震穩定性好、高溫體積穩定性好、耐壓強度高、保溫性能優良等諸多特點,比較適合作為工作溫度1600~1700℃的內襯材料。

    關鍵詞:耐火磚   
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