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用埃及白云石和镁白云石原料生产碱性热补炉料的研究(论文),白云石中钙镁的测定,白云石中的镁怎么去掉,求购白云石原料

时间:2014-03-10 来源: 旭镜学习网

首页 > 期刊首页 > 国外耐火材料 > 2004年6期>用埃及白云石和镁白云石原料生产碱性热补炉料的研究 用埃及白云石和镁白云石原料生产碱性热补炉料的研究 摘要: 用埃及镁白云石和白云石生产热修补用MgO-CaO质不定形耐火材料的可行性已得到了验证.用过的镁砖和铁鳞也作为添加剂加入到配料中,并烧到1500℃.根据相平衡数据计算得到的共烧结试样的固...

维普资讯 http:// De c . 2 0 o 4   ? 3 8?   F 0 R E I C N  R E F R A C T 0 R I E S   V0 1 . 2 9  No . 6   用埃及 白云石和镁 白云石原料  生产碱性热补炉料 的研究  摘  要 :用埃及镁自 云石和白云石生产热修补用 M g O— C a O 质不定形耐火材料的可行性已得到了验证。用过的  镁砖 和铁鳞 也作为添 加 剂加入 到配 料中 ,并烧 到 1 5 0 0 ' 1 2 。根据 相平 衡数据 计算 得到 的 共烧 结 试样 的固相 组 成也 由   X R D和 S E M进 一 步 得到 了证 实 。各 配方 的 工艺性 能通 过 测定 其致 密化 参 数的 抗 水化 程度 以 及烧 结程 度 和粘 附程  度来验 证 。

  关 键 词 :镁自云石;自云石;添加剂;M g 0一 C a O质 ;补炉料;铁鳞 ;烧结  中图分类 号 :T Q 1 7 5 . 4   文献标识码 :B   文章 编号 :1 0 0 0 — 7 5 6 3( 2 o o 4 ) 0 6 — 0 0 3 8 — 0 5   1   介绍  目前 ,普遍采用镁砂 和氧化 钙生产的不定形耐  近来 ,在位 于埃 及东 部 的 S u l H a m e d地 区发 现  了镁 白云石矿床 ,总量 可达到 5 0 万t 。

  本文 旨在评定用埃 及镁 白云石和 白云石及 炼钢  业的废弃材料 ,即铁鳞 和用过的镁砖来 生产不定形  M g O—C a O 质 补 炉 料 的 可 行 性 。

把 试 样 烧 到  火材 料用 作氧气顶吹转炉 和电弧炉耐火材料 内衬的  冷态和热 态的修补 。热补是 用喷枪和补炉料来进行  的 ,而冷 补则需要捣打 、涂抹 和移动式浇注料 。热  补可节约能源 ,降低耐火 材料消耗 ,从而提高钢 的  投 入 产 出率 。长期 以来 ,埃 及进 口 M g O— C a O质  不定 形耐火材料就是用作 氧气顶吹转炉 的修补和 电  弧炉侧墙 的修补 。一般来说 ,这些材料都是在倾 出   钢水后进 行喷补 的。通 常 ,采用最佳颗粒组成及适  量的 陶瓷 和/ 或化 学结合 剂 ,使镁砂 和 白云石原 料  共烧 结 。

  专  s  {   s{   ; s  s} ¥  s{   l 5 o 0 ℃ 后 ,根 据相平 衡数 据 和 X R D检 测来 计算 其  相组成 。各配方 的工 艺性能是通过确定其 致密化参  数 和抗水 化性 能 以及烧 结 程度 和快 烧 到 l 4 o 0 ℃时  的粘结程度来评定 。

  2   原 料 和 实验 过 程  两种样 品各 5 0 k g ,即 S u l H a m e d 镁 白云石 矿和  S a d a t 白云 石矿 ,都 是从 各 矿收 集而 来的 各种样 品  s { s { ¥ { ¥ ;e  且表示波动程度 的标准偏 差也很小 ,仅 为 0 . 2 4 。

  动进行 了研究 。

  5 . 4   改进材 料的寿命变化情况  用 改进 材料 替代 传 统 材料 的试 验 结果 示 于 图  9 ;滑 板的 寿命变 化情况示 于 图 l 0 。通 过改进 固体  酚醛树脂 和液态酚醛树脂 的配 比,以及材料组成 和  粒度组成 ,经实 际使用 证明提高 了寿命 。

  产 品的致密化和减小波动是通过 改进作为粘结  剂使用 的酚醛树脂 ,即固体酚醛树脂 和液态酚醛树  脂 的配 比,调整粘度来实现 的 ,由此 可提高性能 和  稳定性 。

  产 品致密化预计会造成抗热 冲击 性降低 ,所 以  采用材料 成分和粒度组成等措施得 以解决 。

  通过 上述的改善措施 ,获得 了 良好 的效果 ,在  实 际使用 中滑板的寿命约提高 1 5 %。

  全 荣 编译 自 < 耐火物> ,2 0 0 4 ,№5 :2 3 1 — 2 3 7   校  6   结 语  研究 了住友金 属公 司鹿 岛制铁所第一炼 钢厂钢  包用滑板 ,为降低成本 而延 长寿命 的 问题 。制约寿  命 的因素 ,可 以推测 为显 气孑 L 率和强度 ,特别是降  低显气孑 L 率 与延长寿命 的关 系密切 。此外 ,发现在  实际使用 的滑板 ,其 寿命存 在着差异 ,也对减小波  王 守权 收 稿 日期 :2 0 0 4— 0 7 — 2 8   维普资讯 http:// 2 0 0 4年 1 2月   第2 9 卷 第6 期   国 外 耐 火 材 料  ? 3 9?   的混合物 。用过的镁砖采用埃 及钢铁 公司 ( H e l w a n ,   C   t i r o ) 石 灰窑上 的 ;铁鳞 ,如 氧化铁渣 ,来 自于同  一 结程度及颗粒 间的粘结 程度。具 体来说 ,就是 突然  把配料喷入标 准气 压下 、1 4 0 0  ̄ C 烧 结位 于电炉 内的  M g O一尖晶石耐火材 料板上 。把配料 的相组成 和微  观结构转化成 该实验所需的结果 。

  公 司的轧钢厂 ,作为添加剂加 入。所有 的这些原  料 都在颚式破碎机 中破碎 ,在实验厂的球磨机 中进  行 细磨并 过 1 0 0  ̄ m筛 。

  采用 X R F和 X R D技术来 分析 白云石 和镁 白云  石 及 铁 鳞 和用过 的镁 砖 试样 的 化学 组 成 和矿 物组  成 。X R D分析 是用 两 个 衍射 仪 ( P h i l i p s   P w 1 3 9 0和  B u r k e r   D 8高 比阻铜 镍合金 ,有镍 过滤 片 ,C u — k 0 【   辐射 ) 进 行 的 。X R F是在 E ? G? S? M? A的 中心  3   结果 和讨 论  图1 和图 2分别是具有代表性 的镁 白云石和 白   云石原料 及用 过 的镁砖 和铁鳞 试样 的 X R D曲线 。

  很 明显 ,镁 白云石 除了相 当数 量 的 白云 石 { C a , M g   ( C O   ) :

l 外 ,主 要 由菱 镁石 ( M g C O   ) 组 成 ,还有 少  量 的方解 石 ( C a C O   ) 和 蛇纹 石 { M g  ̄ S i O z O 7 ( O H) :

l   实 验 室 ,用 一 个 P h i l i p s   X一 射 线 荧 光 设 备  ( P w 1 4 0 4 , 有 R h 对 阴极 和 6个分 析 晶体 ) 进 行分 析  的 。研究 白云石 和镁 白云石原料 的矿物组成是用显  微检验 法 ,即用 N i k o n 偏 振显微镜 ( 型号 U N 2 ) 分析  它们 的磨 片。

  矿。

白云石试样表示其组成 只含有 白云石单一矿 。

  这些结果也都 由对镁 白云石 和白云石 的微观结构 检  测所证实 ( 图3 ) 。说 明镁 白云石是 全结 晶结 构 ,而  且主要是 由细颗粒菱镁石组成 ,而一些全形或半形  的 白云石和方解石 晶体则 是作 为晶间相而存在 。

  准备 6 个配 方 ,主体 原料 为镁 白云石和 / 或白   云石 ,并加 入不 同比例 的外加 剂 ,混合其细粉 。各  配 方 中铁 鳞加入 量 均为 5 %一 6 % ,而 用过 的镁 砖  粉 的加 入 量为 2 0 %一 4 0 % ,以提 高富 白云石配 方  中的 Mg O / C a O 比。把体积稳 定 的 M g O— C a O颗粒  用半 干成 型法压 制成 直径为 2 5 m m、高为 2 5 m m的  圆柱形 样块 ,烧 到 1 5 0 0  ̄ C。致 密 共烧 结 颗粒经 过  破碎 、分级 并与其它尺寸 的颗 粒混合 ,使其有最高  的 自然堆积 密度 以保证最好 的堆 积条件 。最 佳颗粒  分 布为 :6 5 %粗 颗粒 ( 1 8  5 m m占 1 5 %,5  3 m m   占 2 0 % , 3—1 m m占 3 0 % ) 、1 5 % 中颗 粒 ( 1   0 . 1 0 m m) 和2 O % 细粉 ( 0— 0 . 1 m m) 。

  图1   镁 白云 石和 白云石试 样 的 Ⅺ m 曲线  对 烧结 颗 粒 的 固相 组 成 和微 观结 构 也作 了研  究 。经 1 5 0 0  ̄ C、4 h烧 结后 ,得 到 由 w h i t e提供 的  近似平衡 ,根据此时总的化学组成来 计算其 固相组  成 。X一 射线 衍射 ( X R D) 法也 能定 性地 分析计算 相  的共存 性 。固态下 形 成 的各 相 的分 布 ,即微观 结  构 ,也可以用扫描 电子显微镜 ( S E M) 检测 所选试 样  的表 面来进行 研究 。

  按 照埃 及标准 N o . 1 8 5 9 ( 1 9 9 0 ) ,依据体积密度  和显气孔率 可以确定烧 结体 的致密化参 数。而且 致  密 颗 粒 的 抗 水 化性 也 可 以 在 大 气 压 条 件 下 ,在  7 O ℃ 时蒸汽养 护 1 2 h 后 测定 。

  补 炉实 验 是把 配 料 喷 到铺 衬 有 M g O一 尖 晶石  图2   用后镁 砖和铁 鳞试 样 的 Ⅺ m 曲线  耐火材 料的板 中,快速烧 结后来检测其 晶界间的烧  通 常认 为 ,菱镁石被含钙 的溶 剂溶解 ,重新 沉  维普资讯 http:// De c . 2 0 0 4   ? 4 0?   F O R E I G N  R E F R A C T O RI E S   V0 l | 2 9  No . 6   积为 白云石和 / 或 方解石 时形成 了镁 白云石 中的 白   云石 和方解石。此外 ,白云石试样也显示 了白云石  矿的微晶颗粒 。

  1 5 0 0 c c 后的计算化学组成和相组 成。显然 ,其 主晶  相 为游离 方镁石 ( Mg O ) 和氧化 钙 ( C a O) 及各种 含量  的钙铝铁 酸盐 固溶体 ( C   A F —C   F ) s . s 和硅酸 三钙相  ( C , S ) 。这 主 要 是 由于其 具 有 高 的 C a O / S i O   摩 尔  比,在 3以上 。配方 1 只由白云石 和铁鳞组成 ,其  方 镁石 含量最 低 ( 3 7 . 2 5 %) ,而游离 氧化 钙 含量最  高( 4 6 . 3 8 %) ,约 1 5 . 7 0 % 的( C   A F —C 2 F ) s . s 相 和最  少量 的 C , S ( 0 . 6 8 %) 。配方 2中由于加入 了 4 0 %用  过 的镁 砖 ( U M B ) ,C , S和 M g O含 量都 分 别 增 加 到  了 3 . 2 7 % 和 6 5 . 2 9 % ,而 C a O含 量 减 少 了   ( 1 5 . 9 5 %) 。配方 3 全 部 由镁 白云石组 成 ,配方 4   是 在 配 方 3的基 础上 加 入 了 2 0 %的 U MB ,使 得  Mg O的含量从 6 5 . 3 9 %增加 到 7 3 . 1 5 % ,而 C a O的  含量从 3 . 7 7 %降到 0 . 2 7 % ,C , S的含量从 1 3 . 3 0 %   降到 1 0 . 8 3 % 。在配方 5和配 方 6中 ,白云石 和镁  图3   微 观 照片  ( a ) 自云石 试样 中 的浅灰 色 白云石微 晶体 ;   ( b ) 镁 白云石 试样 中红 色细 菱镁石 颗粒 间隙 中存在  的 自云 石和方 解石 大 晶体 ( 亮色 )   白云石按 1 :

1 的重量 比加入 ,加 入 2 0 %U M B后 ,   使得 M g O的 含 量 从 5 1 . 1 6 %提高到 6 4 . 4 5 % ,而  C a O 的含 量从 2 5 . 2 5 %降 到 1 4 . 1 5 % ,C , S的 含量  从6 . 9 5 %减少 到 4 . 7 l % 。这些烧 结试样 的 X R D结  X R D 曲线 表 明 ,用 过镁 砖 的 主要矿 物为 方镁  石 。此外 ,还有部分 钙镁 橄榄石 ( C M S ) ;而铁鳞试  样 中的 主要 矿 物 为磁 铁 石 ( F e , 0   ) 和 赤 铁 石  ( F e :

O   ) 。表 l是所用 原 料 的化 学分 析数 据 。这些  果示 于 图 4 。证 明在所有 配方 中 ,作 为 主相存在 的  是方 镁 石 ( M g O ) 、氧化 钙 ( C a O) 、氢 氧 化 钙 【 C a   ( O H )   ] 及不同含量的 C , S和 ( C   A F —C   F ) s . s 相。

  表1   白云石 、 镁 白云 石和 用过 的镁 砖 的化 学组 成/ %   结果 证实 ,镁 白云石主要 由菱镁石 和 白云石组成 ,   还有 少 量 的蛇 纹石 ,这 从 其 含有 较 高的 Mg O、有  限的 C a O 以及 低 S i O :

( 1 . 9 5 %) 可 以看 出。

白云石  属 于 纯 类 型 的 , 主要 由 C a O ( 3 0 . 4 %) 、M g O   ( 2 1 . 2 %) 及 小于 0 . 4 %的 S i O 2 、A I 2 0 3 和F e 2 0 3 氧化  物 杂质 组成 。而用 过 的镁 砖 的 主要氧化 物 是 M g O   ( 9 3 . 0 8 % ) ,S i O   、A I :

0 , 、F e   0  的 含 量 分 别 是  1 . 5 0 % 、1 . 5 4 %和 0 . 6 0 %。

  表 2列 出 了 白 云 石 和 镁 白 云 石 质 配 料 烧 到  表2   图 5和 表 3示 出的是 致 密颗 粒 配 方 2和 6的  白云 石 、 镁 白云 石和 用后镁砖 配 比及 1 5 0 0  ̄烧 结后计 算 的化 学组成 和相 组成  维普资讯 http:// 2 0 0 4年 1 2月   第2 9 卷 第6 期   国 外 耐 火 材 料  ? 4 1 ?   S E M 照 片及 为某 些 点 所作 的共存 相 分析 。两 个试  样均 表明其 主要 晶相为方镁石 相 ( 暗色 ) ,结 合相为  钙铝铁酸盐 ( 亮 色) 和硅酸盐 ( 灰色 ) 。而游离氧化钙  不能被单 独测 出 ,是 由于其颗粒太 细而被包裹在方  镁 石和钙 铝铁酸盐 中的缘 故 。

  表3   氧 化物  / %  l   添加 5 . O %  6 . O % 铁 鳞 的试 样烧 结 后 ,其 体  积密度 、显气孔率 以及线 收缩等致密化参数示 于表  4 。显然 ,烧结 试样 的体 积密 度范 围是从配 方 4中  的2 . 8 4 g? c m   到 配方 2中 的 3 . 0 3 g? c m~,而 显  气孔率 的变化范 围是从 配方 1 中的 3 . 7 4 %到配 方 4   中的 1 4 . 0 0 % 。收缩量 最大 的是 配方 1 ( 3 2 . 4 %) ,   配方 2 和6 烧到 l S 0 o ℃后 S E M 点 分析数 据  配方 2   3   O. 8l   O. 2   J   l   收 缩 量 最 小 的 是 配 方 2和 4 ( 分别 是 2 2 . 4 0 % 和  2 2 . 6 0 %) 。烧结 试样 的致密化结果 主要归因于钙铝  铁酸 盐 相 的存 在 。该 相 在 Mg O— C a O— C   A F—C :

S   系 中的 四相 共熔 点温 度 ( 约 1 3 0 0  ̄ C) 时溶解 ,在共  存 固相 的孔 间结 构 中形成相 当数量 的液相 ,称 为游  离方镁 石和氧化 钙 。

  配方 6   3   2 3. 3l   O. 1 6   8 . 5 7   62 . 6 o   9 3. 1 5   5. 3 6   6. 7 0   2. 7 l   S i o,   3. 8 O   O. 3 2   3. 7 0   O. 8 O   4 2. 1 2   O. 3 l   0. 3 7   6. 1 7   I   O3   ( = d O  Ug O  l 3. 0 o   2 7. 0 o   6. 8 O   O. 9 8   9 1. 2 o   3 9. 2 6   5 3. 7 9   2. 4 6   3 6. 1 7   l 7. 2l   5 5. 8 8   表4   1 5 0 0  ̄ 烧 结后 l V l g O—C a O 共烧 晶体 的致 密化 参数  图5   l 5 0 0 ℃烧 后N o 2和N o 6配料 的 S E M 照片  烧 结 强 度 和 附 着强 度 的结 果 示 于表 5 。配 方  1 、2 、5和 6在 1 4 0 0  ̄ C 快速烧结 1 5 m i n后 ,显示 出  相 同程 度的烧 结强度和附着强度 ,这主要是 由于它  们含有相 对较高的钙铝铁 酸盐相 ( 1 5 . O % 一1 7 %) ,   它一 般 在约 1 3 0 0  ̄ 时溶解 。这些 配 方 中 的 C   S相  含 量在 0 . 7 0 %一 7 . 0 0 % 之 间 。而 配 方 3和配 方 4   显示 出弱或 中等强度 的烧结性 能和附着性能 。尽 管  其 钙 铝 铁 酸 盐 相 的含 量 较 高 ( 分别 为 1 7 . 5 3 % 和  1 5 . 7 7 %) ,但 由于它们含 有较 高 的 C   S相 ,而 C   S   2 0  2 4  2 8  3 2  3 6  4 0  4 4  4 8  5 2  5 6  6 0  6 4  6 8   2 0 ( C u —K a辐射 )   相在 1 4 0 0 q C 时不 能 完全 溶解 在 液相 中。这些 结果  说 明:配方 1 、2 、5 和6 适 于用作 ≥1 4 0 0 q C 时的碱  性炼 钢转 炉热修料 。

  图4   1 5 0 0 ℃ 烧 结试 样 的 X RD 曲线  维普资讯 http:// De c . 2 0 o 4   ? 4 2-   F 0 R E I G N  R E F R A C T O R I E S   Vo 1 . 2 9  No . 6   所 有配 方烧结后 的抗 水化 结果示 于 图 6 。图 6   是根据游离 氧化钙 的含量整理而来 的。在水蒸汽中  养护 1 2 h ,其重量 的增加 可反映 出它的水化程度 ,   发 现 增 重 最 多 的 是 配 方 1和 5 ( 1 4 . 2 7 % 和  l 3 . 1   2 %) 。这两个 配方 中游离 氧化钙的计算含量最  大 ,分 别 为 4 6 . 3 8 %和 2 5 . 2 5 % 。

而 配 方 2和 6   中 ,游 离 氧 化钙 的含 量 居 中 ,分 别 为 1 5 . 5 9 % 和  1 4 . 1 5 % ,重量增加 分别 为 7 . 5 3 %和 6 . 6 2 % ,显示  1 6   1 4   出中等 的抗水化性能 。配方 3和 _ 4含有 的游离 氧化  钙量 最少 ,分别 为 3 . 7 7 %和 0   2 7 % ,其重 量增 加  也最 小 ,分别 为 2 . 7 4 %和 1 . 6 5 % ,显 示其 抗水 化  性最高 。这些结 果表明 ,配方 2 、3 、4和 6 保存 期  可长达几周 而无粉化 ,而配方 1 和5 在几 天内似乎  就 水 化 并 粉 化 。

配 方 2和 6 ,在 配 料 中 加 入 了   l 5 o o ℃烧 结 的镁 白云石 和/ 或 白云石共烧 结料 ,并  加入 了 2 0 %一 4 0 % 的用过的镁砖 和 6 % 的铁 鳞粉 ,   由于其 在 1 4 0 0  ̄ C时具有 良好 的附着性 和烧 结性 及  它 们 相 对 较 长 的 贮存 期 而被 优 选 用 作 M g O— C a O   质补炉料 。

  ∞ l 2   1 0   8   6   4   4   结论  2   4   6   8   l 0   l 2   2   0   0   采用在 1 5 0 0  ̄ C 烧结 的埃及镁 白云石 和/ 或 白云  石原 料 ,并加入 4 0 %废镁砖和 6 %铁鳞 粉可生产 出   经 济 合 理 的致 密共 烧结 Mg O—C a O质 补 炉 料 。其  时 间/ h   图6   在 大气 压下 蒸汽 养护 1 2 h后各 配方 的水 化率  体 积 密度 大于 3 . 0 0 g? c m- 3并显 示 出在 1 4 0 0  ̄ C 时  表5   1 4 O 0  ̄ C 时 补炉 料 配方 的烧 结性 和 粘结性  良好 的烧 结性和 附着性能及长 的贮存期 。因此 ,建  议用 作炼钢炉 的热修补材料 。

  楚雪 田 袁 翠菊 王晓 阳  编译 自 ( I n t e r c e t m n ) ,R e f r a c t o i r e s   Ma n u a l ,2 0 0 3:

4 6—5 0   校  收稿 日期 :2 0 0 4— 1 0— 1 0   评价 陶瓷和 耐火材料 显微结构 的新方法  摘  要 :为了研究和评价陶瓷和耐火材料成型体的显微结构. 开发了光学显微镜法、 红外线显微镜法、 共焦点  激 光荧 光显微 镜法 、正 交棱 镜偏 光 显微镜 法 等新方 法 。采 用这 些 方 法能够 详细 查明和评 价 成型体 的 各种 结构 ,对  陶瓷制造工艺过程进行高度地控制 ,生产出质量更好的陶瓷和耐火材料。

  关键词 :陶瓷; 成型体; 显微结构; 评价方法;显微镜  中图分类号 :T Q l 7 5 . 1   文献标识码 :A   文章编号 :1 0 0 0 — 7 5 6 3( 2 0 0 4 ) 0 6 — 0 0 4 2 — 0 3   l   前 言  在许 多材料中 ,结构评 价是 了解材料特性和工  艺过程的基础 。尤其是烧成 前成 型体 中粉体颗粒 的  填充结构是决定烧结后 陶瓷的显微结构 和特性 的最  重 要因素之一 ,因此需要充分 了解 。然而 ,迄今为  止一直很 难正确地评价成 型体中颗粒 的填充结构 。

  以往 代表性 的评价法是扫描 电镜和水银 压入法 ,但  这些 方法只能示 出成型体中典型结构 的信息 。采用  这些 方法 ,要想查明极少数的特异性结 构几乎是不  可能 的 ,例如 ,生成 结构烧结体破坏之 源的粗大气  孔 和龟 裂等缺陷的劣质结构 。不正确 的认 识是造成  陶瓷 制造和应用混乱的原因 ,阻碍 了陶瓷技术 的进  步 。陶瓷制造的革新 ,需要新 的评价法 。

 

Dec.2004 ·38· FOREIGN REFRACTORIES V01.29 No.6 用埃及白云石和镁白云石原料 生产碱性热补炉料的研究 摘 要:用埃及镁自云石和白云石生产热修补用Mgo—cao质不定...

【文摘】用埃及镁自云石和白云石生产热修补用MgO-CaO质不定形耐火材料的可行性已得到了验证.用过的镁砖和铁鳞也作为添加剂加入到配料中,并烧到1500℃.根据相平衡数...

用埃及白云石和镁白云石原料生产碱性热补炉料的研究 【摘要】: 用埃及镁白云石和白云石生产热修补用MgO-CaO质不定形耐火材料的可行性已得到了验证.用过的镁砖和铁鳞也...

 
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