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微粉在冶金耐火材料中的应用

2019-11-29

       近年来,对着耐火行业的不断发展,对微粉的研究和应用越来越广泛,镁碳砖价格它对提高耐火材料的档次及性能越来越明显。微粉的工业制备方法分为两种:即粉碎法和聚集法;微粉的特性表现为高比表面积和高表面活性,在耐火材料中可用于促进烧结、结合剂、改善性能等;微粉较科学的分类方法为:粉体粒径尺寸10-103μm;微粒子(微粉)粒径尺寸0.1-10μm;超微粒子(超微粉)粒径尺寸1-102nm;极微粒子粒径尺寸<1nm。在耐火材料生产中应用较多的微粉是Si02微粉、A1203微粉、碳化硅微粉、莫来石微粉、尖晶石微粉、锆英石微粉、金属铝微粉、金属硅微粉等,微粉加入量一般较少,但效果明显。

       1、微粉在不定型及散状耐火材料中的应用开发

       随着耐火行业的进步,浇注料经历了由普通浇注料到低水泥浇注料以及超低水泥浇注料的发展,相应结合剂由单纯采用水玻璃、矾土水泥、磷酸盐类等发展到采用少量纯铝酸盐水泥与活性微粉和添加剂结合起来使用,大大改进和提高了浇注料的性能,使得浇注料的应用范围越来越广。

       低水泥耐火浇注料的关键是微粉和外加剂的联合使用。硅灰的主要成分是非晶质无定型的二氧化硅,比表面积大,表面能高,易吸水发生团聚。二氧化硅微粉在水中形成胶体粒子,当有分散剂存在时,防止了粒子间的吸附絮凝,同时微粒周围吸附了分散剂而形成溶煤层,因此增大了浇注料的流动性。即掺加了二氧化硅超微细粉及适宜的分散剂,可降低耐火浇注料的施工用水量,提高流动性。浇注料的硬化主要是由于水泥水化结合和活性二氧化硅微粉遇水凝结结合共同作用的结果,硅微粉的类型及加入量对浇注料的工作性能及理化指标影响显著,因此必须认真选择硅微粉以保证浇注料达到好性能,氧化铝微粉对于确定浇注料的浇注性能及高温下莫来石化的程度也十分重要。

       氧化铝和二氧化硅的细粉在1300-1400℃发生反应,形成莫来石(如果Ca0含量很低),莫来石化决定高温强度的发展,增强了浇注料的高温热机械性能。氧化铝微粉的类型(如粒度、结晶大小等)对于浇注料的浇注性能及其它性能也具有很大的影响。以二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、纯铝酸盐水泥及添加剂组成的组合系统,根据使用条件的不同,配合叶蜡石粉、高铝刚玉粉、镁砂粉、蓝晶石粉、莫来石粉、尖晶石粉等,以刚玉、特级矾土、硬质粘土、一级矾土、轻质粘土等作骨料,对各组分的加入量作精心的试验调整,开发出了一系列性能优异的低水泥浇注料。产品有:炉外冶金用喷枪、钢包底浇注料、钢包打结料、轻质浇注料、加热炉烧嘴砖、加热炉用浇注料、钢包底吹氩透气砖、电加热水冷包盖浇注料、钢纤维增强浇注料等等,提高了产品的种类及应用领域,且较大地增强了产品的性能,提高了使用寿命,逐步淘汰了以往靠矾土水泥及水玻璃结合的产品。

       利用超细粉的分散效果,可降低喷涂料喷涂施工用水量,提高材料的体积密度。超细粉微粉可以充填材料的颗粒空隙,使组织致密,提高材料的强度;超细粉微粉的比表面积大,有较高的活性,便于烧结,配以合适的数量,可增加固相结合,使材料能在较低的温度下形成陶瓷结合的机会增多,强度提高,对材料抵抗钢水熔渣的冲刷和熔损有利,从而延长使用寿命。添加二氧化硅微粉、氧化镁超细粉开发了镁钙质喷涂料、镁质喷涂料等散状耐火材料,用于转炉、钢包及中间包的喷补,取得了较好的效果。

       二氧化硅微粉与水化的氧气镁料浆可形成很好的网络状链键,而且直至1200℃烧后,链性态无大的变化,可确保浇注料具有高中温烧后强度。以二氧化硅微粉、中档镁砂粉及添加剂结合系统,以中档镁砂为骨料,开发出了镁质挡渣墙和冲击板,用于连铸中间包内,取得了较好的效果。其它无水泥浇注料及自流浇注料产品正在开发之中,将会更进一步提高浇注料的理化及施工性能,应用领域更广。

       2、微粉在定型制品中的应用开发

       微粉由于表面缺陷多、表面质点的活化和无序化,具有能态高、活性大的特点,从而可以促进烧结进程,降低烧成温度。微粉量加入5%明显地具有促进烧结的作用。微粉的加入有几个作用;一是填隙减少了气孔,加入量不能太大,否则因堆积密度小和不能紧密堆积而导致不够紧致;二是微粉分布在颗粒边缘,因其表面活性和质点可移动,能在较低的温底下与颗粒结合得较好,封闭部分贯通气孔,从而使制品致密化、强度增强,促进烧结,这个作用只有在微粉粒度小于5μm时才表现得比较明显。利用这一特性,将微粉加入到烧成耐火制品中可提高制品的强度、密度及其它性能。以优质高铝矾土熟料

       硬质粘土熟料为基料,加入适量硅线石系或石英与A1203微粉,有效地改善材料的抗蠕变性能,开发出了性能优异的低蠕变高铝砖粘土砖,这种砖已在炼钢厂的热风炉推广使用,以优质高铝矾土熟料,引入适量的锆英石微粉,研究开发了抗热震性铝锆砖,已在水泥回转窑推广使用,这种砖经10次以上抗热震试验(快速加热到1100℃,水冷)后,除了有一些轻微的表面裂纹外,砖体仍保持良好,在氧化铝质滑板和水口砖中添加活性A1203微粉后,能降低气孔率并提高热稳定性和抗侵蚀性。利用微粉具有能态高、活性大的特点,将金属铝微粉、碳化硅微粉加入到镁碳质及铝镁碳质耐火制品中,改善和提高了含碳材质的抗氧化性能和高温机械性能,开发出来电炉镁碳砖、炼钢转炉用镁碳砖、钢包镁碳砖、钢包用铝镁碳砖及提钒转炉用镁碳砖。通过添加Si02微粉、A1200微粉开发出了镁铝尖晶石不烧砖及铝尖晶石不烧砖,分别用于回转窑及连铸中间包工作层,取得了较好的效果。

       除了Z常用的Si02微粉和A1200微粉外,越来越多的其它微粉得到了广泛的应用,这些微粉主要包括各种氧化物(如Zr02、Mg0、Be0、Ti02等)、硅酸盐(如ZrSi04、Mg0、Si02、2Mg0、Si02等)、钛酸盐、氮化物(如Si204、ALN、BN、TiN等)、碳化物(SiC、WC、TiC、B4C)和硼化物(如TiB2、ZrB2等),众多的特殊形耐火材料和功能耐火材料也越来越多地应用这些微粉。相信随着人们对微粉的认识及性能的研究,微粉的应该领域将越来越广,且能大大改进和提高产品的性能。

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