轻质镁橄榄石砖的研制

以陕西商南的镁橄榄石为原料,以石油焦粉为造孔剂(其加入质量分数分别为30%、35%、40%),分别采用羧甲基纤维素、硅溶胶、MgCl2.6H2O为结合剂,以5 kN的压力成型后,分别于1 250、1 300、1 350℃保温3 h煅烧,测试烧后试样的线变化率、体积密度及耐压强度。结果表明:以MgCl2.6H2O为结合剂,加入40%质量分数的石油焦,经1 300℃保温3 h煅烧,可制备出体积密度为1.15 g.cm-3,耐压强度为3.58 MPa的轻质镁橄榄石砖。     

镁橄榄石质轻质球形骨料的制备

为了降低镁基轻质浇注料在受热过程中的收缩并提高其初始强度,以菱镁矿细粉、天然硅石粉、轻烧MgO和SiO_2微粉为原料,使用硫酸镁溶液为结合剂,采用圆盘造粒机成型料球,分别在1 400、1 420、1 450℃下保温3 h煅烧制备了镁橄榄石质轻质球形骨料。分别研究了结合剂浓度、原料配比和煅烧温度对骨料体积密度、显气孔率、料球强度的影响。结果表明:以质量分数分别为71. 1%的菱镁矿、24. 6%的硅石粉、3. 8%的轻烧镁粉和0. 5%的SiO_2微粉配料,加入w(MgSO_4)=15%的硫酸镁溶液为结合剂,经1 420℃保温3 h可以制备性能较佳的镁橄榄石质轻质球形骨料。     

镁橄榄石加入量对镁质浇注料性能的影响

为降低镁质浇注料的原料成本,用镁橄榄石骨料部分替换镁质浇注料中等粒度的镁砂骨料,研究了镁橄榄石加入量(加入质量分数分别为0、16%、32%)对不同温度(110、1 000和1 500℃)处理后浇注料性能的影响。结果表明:随着镁橄榄石加入量的增大,浇注料烘干后体积密度减小,显气孔率变小,强度增大;1 000和1 500℃热处理后,浇注料体积密度减小,显气孔率增大,强度增大,抗渣侵蚀性降低,抗渣渗透性以镁橄榄石加入量为16%(w)时最好。     

基于正交设计优化镁橄榄石轻质球形骨料的制备工艺

为了研究各因素对镁橄榄石轻质球形骨料性能的影响以优化其制备工艺,以菱镁矿细粉（<0.045 mm）、天然硅石粉（<0.048 mm）和二氧化硅微粉为起始物料,使用浓度15%（w）的硫酸镁溶液为结合剂,采用圆盘造粒机成型料球,经高温煅烧后制备了镁橄榄石轻质球形骨料。选取二氧化硅微粉加入量（5%、10%、15%,w）、罐磨机转速(300、400、500 r·min^-1)、研磨时间（1、1.5、2 h）和煅烧温度（1 400、1 420、1 450℃）为研究因素,每个因素各选取3个水平进行正交设计,分析了各因素对球形骨料性能的影响。结果表明：二氧化硅微粉加入量和煅烧温度为主要影响因素,而罐磨机转速和研磨时间为次要影响因素。综合考虑,最优工艺路线为二氧化硅微粉加入量、罐磨机转速、研磨时间和煅烧温度分别为10%（w）、300 r·min^-1、1 h和1 420℃。采用优化工艺生产的轻质球形骨料的性能优良,孔径分布均匀,微孔数量增加,有望作为优良的碱性隔热耐火原料。     

叶蜡石加入量对轻质隔热耐火材料性能的影响

为解决以粉煤灰为原料制备轻质隔热砖体积密度过大的问题,利用叶蜡石、粉煤灰、苏州土为主要原料,锯末为造孔剂,通过控制叶蜡石加入量(质量分数分别为20%、30%和40%)和烧成温度(1 250、1 300、1 350和1 400℃)合成了体积密度0.89 g·cm-3的轻质隔热耐火材料,并利用XRD、SEM、导热仪等对试样进行表征。结果表明:当叶蜡石加入量为30%(w),烧成温度为1 400℃时,制备的隔热砖试样的线收缩率为6.6%,显气孔率为57%,体积密度为0.75 g·cm-3,耐压强度为2.7 MPa,在350℃时热导率为0.152~0.216 W·m-1·K-1。由此说明,通过利用叶蜡石的高温下分解生成莫来石和非晶石英相所产生的体积膨胀效应抵消坯体高温下产生的收缩,结合废弃物粉煤灰以及黏土可制备轻质隔热耐火材料。     

镁橄榄石前驱体溶胶结合电熔镁砂基耐火材料基质的烧结性能

为提高电熔镁砂基耐火材料的烧结性能,以Na_2SiO_3·9H_2O和MgCl_2·6H_2O制备的镁橄榄石前驱体溶胶作为结合剂,以粒度≤0. 074 mm的电熔镁砂细粉为主原料,研究镁橄榄石前驱体溶胶加入量(质量分数分别为0、1%、2%和3%)对电熔镁砂基耐火材料基质试样性能、显微结构及物相组成的影响。结果表明:随着镁橄榄石前驱体溶胶加入量的增加,1 450和1 550℃保温2 h烧后试样的体积密度、烧后线收缩率、常温耐压强度呈先增大后减小趋势,加入2%(w)的镁橄榄石前驱体溶胶时,1 550℃烧后试样的体积密度和耐压强度最大,镁橄榄石颗粒均匀分布在镁砂颗粒表面及颗粒间隙处,两相晶粒边界完整清晰,填充颗粒边界气孔,形成致密的显微结构。可见,加入镁橄榄石前驱体溶胶对电熔镁砂基耐火材料基质起到促烧结作用。     

含石灰石的镁橄榄石质中间包涂料的性能研究

研究了结合剂组成、石灰石加入量及粒度对镁橄榄石质中间包涂料经110℃24h、1100℃3h、1550℃3h热处理后的常温物理性能的影响,借助XRD分析了1550℃3h热处理后试样的物相组成,采用热力学软件FactSage5.0计算材料1550℃下的理论液相生成量。结果表明:(1)采用三聚磷酸钠和SiO2微粉复合结合剂有利于提高试样的常温物理性能。(2)随着石灰石质量分数从0增加到30%,试样在1550℃下的液相(钙镁橄榄石)生成量呈递增趋势,说明在镁橄榄石质材料中添加石灰石对其高温性能不利。(3)在石灰石加入量(w)为10%时,加入粒度≤1mm石灰石的试样,经1550℃3h热处理后,常温物理性能最优。     

玉米淀粉造孔剂对富铝煤矸石合成轻质莫来石料的影响

为了综合利用煤矸石,以天然富铝煤矸石矿为原料,聚乙烯醇(PVA)为结合剂,玉米淀粉为造孔剂,于1 500℃保温3 h反应烧结合成轻质莫来石料,研究了造孔剂加入量(其质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%)对轻质莫来石烧结性能以及显微结构的影响。结果表明:随着玉米淀粉加入量的增大,合成的轻质莫来石料体积密度明显降低,显气孔率和线收缩率显著增大,玉米淀粉的添加量以40%(w)为宜,此时合成的轻质莫来石料的体积密度和显气孔率分别为1.21 g·cm-3和62%;合成的轻质莫来石料的主晶相为莫来石,次晶相为刚玉,莫来石晶体呈柱状发育,刚玉晶粒被莫来石晶粒包裹,构成了疏松的空间网络结构。     

添加电熔稳定氧化锆对镁白云石砖性能的影响

为了提高镁白云石砖的抗热震性和抗水化性,在镁白云石砖的配料中添加质量分数分别为0、1.0%、2.0%和3.0%的电熔稳定氧化锆,经混练、成型、干燥后,在隧道窑中经1 550℃烧成,然后测试其性能。结果表明:在镁白云石砖中加入1.0%~3.0%(w)的电熔稳定氧化锆后,镁白云石砖的体积密度、常温耐压强度、抗热震性和抗水化性提高,显气孔率降低;电熔稳定氧化锆的最佳加入量为2.0%(w),此时镁白云石砖的体积密度为3.05 g·cm-3,显气孔率为8.6%,常温耐压强度为117 MPa,950℃风冷热震循环次数达70次,水化质量变化率为1.1%,荷重软化开始温度为1 700℃。     

电熔镁锆砂加入量对RH精炼炉用刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

采用粒度为5～3 mm的电熔致密刚玉,3～1、≤1、≤0.074 mm的电熔白刚玉,1～0.044 mm的电熔富铝尖晶石等为主要原料,纯铝酸钙水泥、活性α-Al2O3微粉为结合剂,同时添加适量的微粉和高效复合减水剂,研究了电熔镁锆砂加入量(w)分别为0、2%、4%、6%、8%时对RH精炼炉用刚玉-尖晶石浇注料110、1 100和1 500℃处理后的抗折强度、耐压强度、线变化率,以及1 500℃处理后的耐磨性和1 600℃处理后的抗渣性能的影响。结果表明:1)加入2%(w)的电熔镁锆砂能明显提高浇注料的强度和耐磨性;2)随着镁锆砂含量的增加,线膨胀率明显增大,但电熔镁锆砂加入量为2%～4%(w)的浇注料体积稳定较好;3)加入电熔镁锆砂可以明显提高浇注料的抗渣渗透性,电熔镁锆砂加入量为2%(w)时,试样的抗渣渗透性最好。     

用粉煤灰和菱镁矿低温制备堇青石质多孔材料

在粉煤灰中添加不同比例菱镁矿,于1 200、1 250℃和1 300℃烧成温度下制备出堇青石质多孔耐火材料。研究表明：菱镁矿在烧成过程中于700℃分解产生CO2,起到造孔剂和发泡剂的作用,分解生成的MgO将与粉煤灰中的Al2O3、SiO2反应生成堇青石;随着菱镁矿添加量的增加,粉煤灰中Al2O3和SiO2与MgO的反应更完全,主要生成堇青石和少量镁橄榄石;当菱镁矿添加量过多时,新生成的MgO与粉煤灰中SiO2反应,产生液相过多,造成部分气孔封闭,使得烧成后试样的显气孔率随菱镁矿添加量的增加呈先增加后减小的趋势。优化烧成工艺条件为1250℃并保温3h,当菱镁矿添加量为15%（质量分数）时,制备出显气孔率达48%、孔径为20～40μm、体积密度为1.27g/cm3、抗压强度为38MPa、抗折强度为29MPa的堇青石质多孔材料。     

高温烟气过滤用多孔陶瓷材料的研制

以氧化铝纤维和玻璃粉为主体材料,活性炭粉为造孔剂,通过半干压成型工艺制备了高温烟气过滤陶瓷.详细研究了玻璃粉含量、造孔剂含量以及烧成温度对材料过滤阻力、抗折强度、显气孔率等性能的影响,并对原料配方和烧成制度进行了优化,最优配方为:氧化铝70wt%、玻璃粉30wt%、外加造孔剂25wt%、羧甲基纤维素钠8wt%,最佳的烧成温度为1100 ℃,制得的高温烟气过滤陶瓷抗折强度8.9 MPa,过滤阻力95 Pa,显气孔率达59%.     

镁橄榄石对中间包镁质干式料性能的影响

在中间包镁质干式料中分别引入不同质量分数(分别为0、25%、30%、35%、40%和45%)的轻烧镁橄榄石或生镁橄榄石,成型后分别在220和1 500℃热处理,然后检测试样的体积密度、加热永久线变化、耐压强度、抗折强度和抗渣性能。结果表明:随着生镁橄榄石或轻烧镁橄榄石加入量的增加,试样的体积密度和强度均有一定程度的下降,烧后收缩率逐渐减小,最后表现为膨胀,但抗渣性差别不大;加入生镁橄榄石与加入轻烧镁橄榄石对试样性能影响的差别较小。     

添加锰矿粉和碳酸钙对铝硅质陶粒支撑剂材料性能的影响

以二级铝矾土生料、黏土为原料,以锰矿粉和碳酸钙为烧结剂,制备了高强度陶粒支撑剂材料,并讨论了锰矿粉加入量(w)0、1.0%、3.0%、5.0%、7.0%和碳酸钙加入量(w)0.5%、1.0%、1.5%、2.0%以及热处理温度为1 280、1 320、1 360、1 400℃时对支撑剂材料性能的影响。结果表明:随锰矿粉加入量的增加,试样烧结致密度提高,强度增大,当锰矿粉加入量≥5.0%(w)时,试样的强度基本不变;在加入5.0%(w)锰矿粉基础上,添加碳酸钙,试样烧后强度随碳酸钙加入量的提高而提高;碳酸钙加入量为2.0%(w)时,试样的强度达到275 MPa;同时添加5.0%(w)锰矿粉和2.0%(w)碳酸钙的试样的较佳热处理温度为1 360℃。     

添加浮选镁砂颗粒和Al2O3细粉对方镁石-尖晶石砖性能的影响

以烧结镁砂、浮选镁砂、电熔镁铝尖晶石和煅烧Al₂O₃细粉为主要原料,以木质素磺酸钙为结合剂,经混练、成型、1 650℃烧成制备了方镁石-尖晶石砖,主要研究了以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒以及在此基础上外加不同量煅烧Al₂O₃细粉（质量分数分别为0、3%和5%）对方镁石-尖晶石砖性能的影响。结果表明：1)以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。2)在以浮选镁砂颗粒替代普通烧结镁砂颗粒制备的方镁石-尖晶石砖中,随着煅烧Al₂O₃细粉引入量的增多,显气孔率和常温耐压强度降低,体积密度、抗热震性、高温强度和高温韧性提高。     

配碳量对锆英石和氧化铝碳热还原氮化合成ZrN-SiAlON的影响

为了降低合成成本,以低能耗、低成本的天然锆英石、工业氧化铝和焦炭为原料,采用碳热还原氮化法合成了ZrN-SiAlON复相材料。根据反应方程式3Al2O3+6ZrSiO4+27C+8N 26ZrN+2Si3Al3O3N5+27CO设计锆英石和工业氧化铝的原料配比,改变还原剂焦炭的配入质量分数(分别为理论用量、过量5%、过量10%、过量20%),经球磨混合、成型、干燥后,在流动氮气中分别于1 500、1 550、1 600℃保温4 h合成,自然冷却后分析合成产物的相组成和显微结构。结果表明:1)在合成温度为1 500℃时,配碳量的增加有助于ZrN的生成;2)在合成温度为1 550℃时,配炭量过量20%的试样中有15R型的多型体SiAlON(即SiAl4O2N4)生成;3)在合成温度为1 600℃时,配碳量为理论量和过量5%的试样中的多型体SiAlON为15R型,而配碳过量10%和20%的试样中的多型体SiAlON则主要为12H型(即SiAl5O2N5)。     

m-ZrO2和ZrSiO4对MgO-CaO砖性能的影响

以镁钙砂、中档镁砂、高纯镁砂粉、单斜氧化锆(m-ZrO2)、锆英石等为原料,研究了ZrO2的加入形式与加入量对MgO-CaO砖性能的影响。结果表明:当ZrO2以m-ZrO2的形式加入到MgO-CaO砖中时,可以提高试样的常温性能、抗水化性、抗热震性等,m-ZrO2加入量(质量分数,下同)为2%~7%时,试样具有良好的常温性能,加入量为5%时抗水化效果较好,加入量为10%~15%时抗热震效果较好;当ZrO2以锆英石细粉的形式加入时,会明显提高试样的抗水化性及抗热震性,锆英石加入量为5%时,试样的抗水化性及抗热震性优越,但随着锆英石加入量的增加,试样的体积密度、强度明显下降,加入量大于10%以后,制品大多疏松开裂。     

Forsterite refractory brick produced by talc and magnesite from Thailand

This research focuses on refractory material synthesized from precursors of talc and magnesite in Thailand. They were mixed at a molar ratio of 1:5 with mechanical activation at 5 h and calcined at 1300 °C for 1 h to create forsterite. The resulting forsterite crystals were round with less than 1-μm particle size. Synthetic forsterite refractory was formed into refractory bricks and studied at various sintering temperatures of 1200, 1300, and 1400 °C with a dwell time of 2 h. The characteristics and properties of refractory samples were tested in physical properties, cold crushing strength, thermal conductivity, thermal shock, and corrosion resistance from various substances. The results showed that increasing the sintering temperature increases the physical properties and cold crushing strength values. Also, the sintering temperature increases will increase thermal conductivity. The best condition of forsterite refractory brick sintering was 1400 °C for 2 h (FB-14), which showed the following desirable properties: firing shrinkage of 18%, bulk density of 3.03 g/cm³, the apparent density of 3.26 g/cm³, both apparent porous and water absorption values of zero, and cold crushing strength of 72.18 MPa. The FB-14 brick has excellent resistance to corrosion and penetration from lead silicate frit and copper slag. There was minor weight loss from the corrosion of the chemical solutions used in sodium hexametaphosphate production, whereby weight loss will begin on the 18^th cycle. Consequently, the FB-14 brick can be used for blast furnace walls to slow down corrosion, which will allow the blast furnace to have a longer life cycle.     

The influence of nano-silica and zircon additions on the sintering and mechanical properties of in situ formed forsterite

The influence of nano-silica and zircon additions on the sintering and mechanical properties of in situ formed forsterite fired at 1550 °C for 2 h was investigated. The results indicated that, nano-silica improved in situ formed forsterite at the firing temperature, while zircon additions enhanced the sintering of the investigated samples. XRD analysis and SEM examination observed a good crystallinity of in situ formed forsterite with nano-silica and/or zircon additions. Densification parameter (BD ∼3.22 g/cm³ and AP ∼5.82%), cold crushing strength (CCS ∼285 MPa) and micro-hardness (Hv ∼660) were enhanced with zircon additions.     

镁橄榄石制备六方柱状堇青石及其晶相和性能研究

我国天然镁橄榄石矿物资源丰富,但其成分复杂,导致高效利用率和产品附加值低。为拓展镁橄榄石高效利用技术,以镁橄榄石、工业氧化铝和石英砂为原料,在空气气氛下经800~1 380 ℃保温2~8 h制备得到堇青石材料,并研究了原料组成和烧成制度对合成六方柱状堇青石的影响。结果表明,合成堇青石的最佳烧成制度为1 380 ℃保温8 h,此时堇青石合成纯度最高,晶型发育良好且晶粒为六方柱状。当烧成温度为1 380 ℃,保温时间由2 h延长至8 h后,材料中石英砂对应衍射峰消失,堇青石析出量增多,材料的结晶度得到提高,堇青石晶体点缺陷类型可能由V^"_Mg转变为O^"_i添加过量石英砂的试样经1 380 ℃保温8 h烧成后,堇青石晶粒被更多熔融相覆盖包裹,晶粒间间隔减小,堇青石材料更加致密,但堇青石材料的合成纯度并未得到提高。