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朔料颗粒机出料口如何加热好

刚玉质耐火浇注料选取刚玉为骨料颗粒或粉料,并加入α-Al2O3或SiO2微粉,CAC被选用来作结合剂并混合浇注而成。长期以来,CAC为其常用结合剂。但是CAC中的CaO会与试样或钢渣里面的成分发生作用导致低熔点物相的出现从而将造成其高温性能变差。作用效果将随着CAC含量增多而更明显。故可以考虑以水合氧化铝、微米、亚微米甚至纳米级粉体部分取代水泥,并选取合适类型的分散剂等各种技术手段,使得材料的施工性能提高,致密程度增强。由此,有助于样品的各项热力学物理性能得到明显改善。

1、刚玉质浇注料微米基质优化

Al2O3微粉常用于浇注料中,其大多数为机械破碎而制得,粒径小和活性高。可作为高性能浇注料中的一种填充料,可提高样品的流动性。但添加的Al2O3粉含量应适中,若引入过多,因其表面能大将导致其颗粒吸附在一起,因内部粘滞阻力增大,颗粒运动困难,流动性降低。另外,对于试样中Al2O3微粉的存在可促进烧结。并有利于反应烧结作用的快速进行对样品的各项性能均有利。

金从进等人研究发现:当CAC添加量为2%将导致材料的线变化率(PLC)和显气孔率(AP)增大,体积密度(BD)和高温抗折强度(HMOR)减小;若增加3%的氧化铬微粉并含1.5%CAC,PLC和HMOR不变;当增加氧化铬微粉和CAC并去掉Al2O3微粉,样品PLC和AP提高,BD和HMOR明显降低。贾全利等人的研究结果表明:SiO2微粉含量多,对样品的HMOR和抗热震性能有利。SubhojeetGhose等人发现,活性Al2O3微粉含量越高,其水化的速率越剧烈且较低温度下烧结效果更明显。A.Gungor等人将不同类型的氧化铝和碳化硅、碳、水泥、金属硅和硅微粉混合,制备了棕刚玉、板状刚玉和矾土基超低水泥耐火浇注料。

结果表明:三种材料的抗渣渗透性能均较好,并且刚玉基的样品其耐压强度(CCS)相对优异。JuZhang等人研究ρ-Al2O3与SiO2微粉结合体系的结果表明,ρ-Al2O3添加量的增多有利于样品常温抗折强度(CMOR)、CCS、HMOR和抗热震性能都有一定程度的提高。朔料颗粒机出料口如何加热好

王青峰等人结果表明:含2%SiO2微粉有助于和ρ-Al2O3发生反应,会生成莫来石相,对材料的烧结和强度有利。张宇等人研究了Al2O3微粉和Alphabond含量对浇注料性能的作用结果表明:Alphabond引入3%,Al2O3微粉含量对样品的作用较大,它的较佳的含量是11%;Alphabond含量的增多(0~4%),有利于样品的烘干强度的增强,但对CMOR和HMOR不利。包生重等人发现:仅用ρ-Al2O3结合,样品的中温力学性能较低且高温烧后的力学性能不稳定;对于体系纯度要求较高可采用CAC和ρ-Al2O3配合使用的方法(但ρ-Al2O3的加入量不宜超过3wt%)。

刘国涛等人对ρ-Al2O3含量在刚玉-尖晶石质浇注料作用效果进行了研究。研究结果表明:ρ-Al2O3含量增多对样品烘干强度有利,对样品的HMOR和热震后的CMOR不利。龙斌等人利用FactSage计算结果(图1)表明:纯ρ-Al2O3结合体系的抗渣侵蚀作用显著比有CaO体系更好。

(a)Al2O3-MgO-CaO系(b)Al2O3-MgO系

图1 1700℃空气中(a)Al2O3-MgO-CaO系(b)Al2O3-MgO系物相组成随Fe2O3含量变化的趋势

2、刚玉质浇注料纳米基质结构优化

最近这些年纳米颗粒引入耐火工业材料也引起了各国研究[28]。纳米颗粒的引入有三种方式:(1)纳米粉;(2)纳米溶胶和凝胶;(3)纳米前驱体。由于纳米颗粒尺寸小、具有表面和界面效应,因此在材料中引入纳米颗粒有利于加水量和材料中低熔物含量的降低,可有利于材料中各成分反应的活性并由此来对体系的显微结构演化和性能有利。

2.1纳米粉基质优化刚玉质浇注料

纳米粉体的应用促进耐火材料致密化和在较低烧结温度下的烧结作用逐渐引起了人们的广泛关注。纳米颗粒具有较高的比表面积和相对较低的活化能等特点,使它们在耐火材料中具有广泛的应用前景。通过引入纳米粒子如TiO2和ZrO2可提高了耐火浇注料的耐腐蚀、水化、强度和抗热震稳定性等性能。在刚玉-尖晶石浇注料中加入纳米技术手段后发现,纳米颗粒的添加对样品显微结构演化和性能的提高有明显作用。

SasanOtroj等人研究发现热处理温度的不同作用下,纳米Al2O3的加入对自流型浇注料作用发现,经1500℃热处理后,片状CA6连接在板状刚玉相和尖晶石相,形成牢固的结构。添加纳米Al2O3试样在1300℃下就能检测到CA6的存在。SalmanGhasemi-Kahrizsangi等人研究低水泥自流型矾土基浇注料时发现,纳米Al2O3的加入有利于较低温度下生成CaO·6Al2O3、CaO·2Al2O3及3Al2O3·2SiO2相。AbbasRamezani等选择纳米SiO2替代CAC作为体系的结合剂,研究发现在纳米SiO2作为结合体系下样品的耐腐蚀特性明显增强。

朱伯铨等人研究结果表明:纳米Al2O3加入量增多,材料的BD、CCS和CMOR都增强,而AP因被颗粒填充或烧结作用剧烈而导致下降。且在SEM相片中(图2a)可得,Al2O3的颗粒尺寸,空白组样品中的颗粒断开多半是沿着晶体颗粒的周边进行的。而含1.5%纳米Al2O3样品中(图2b)不仅有Al2O3微粉颗粒和板状刚玉粒子的烧结作用。因颗粒越小比表面积更大,故纳米Al2O3颗粒的比表面积比微米颗粒更高,它的加入有利于样品烧结作用的加剧,使纳米Al2O3、微米Al2O3还有刚玉这三相间发生更充分烧结作用。纳米级的Al2O3具有进一步对样品中的气孔由分割的效果(图3),促使试样孔径由微米颗粒级别向亚微米级别甚至纳米级别演变。添加纳米Al2O3样品的气孔体积中位径的值由900nm降到680nm。

图2样品断口显微形貌的SEM照片

图3纳米Al2O3细化气孔作用示意图

LvpingFu等人研究Al2O3溶胶和纳米Al2O3粉颗粒的添加在轻质Al2O3的作用效果,而且也在烧结轻质Al2O3的性能上做了一定的探讨。引入纳米氧化铝增加了表面应力(图4),加速了孔隙的细分,且加入Al2O3溶胶和纳米Al2O3颗粒对轻烧Al2O3具有相同物理性能作用。其中,与未添加纳米Al2O3试样相比,添加纳米Al2O3和Al2O3溶胶样品闭孔隙率增加且AP下降(图5)。

图4颈表面应力随中心角的变化而变化(P1和P2分别为两个微米颗粒间颈部表面应力和一个微米颗粒与一个纳米颗粒颈部间表面应力)

图5不同含量铝溶胶材料气孔率和体积密度

2.2溶胶基质优化刚玉质浇注料

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王玺堂、熊继全还有张寒等人研究结果表明:硅溶胶结合体系不仅其HMOR比超低水泥体系的高,其还具备强度更好和流动性更优异的结果;此外,高温热处理后,其常温力学性能和抗热应力循环作用都比CAC体系更好;引入锆质溶胶的量一定时,由于材料气孔经微细化,因此,材料的综合性能得到了优化。在本体系内添加硅溶胶有助于样品的力学性能、抗热应力冲击作用还有抗渣作用效果的提高。

AkhileshKumarSingh等人研究纳米莫来石结合耐火浇注料高温应用时发现,与含相似粒度分布的硅溶胶体系相比,含莫来石溶胶类型样品的力学特性、耐腐蚀性能和高温下的力学性能都有所提升,但抗热震性能下降。采取溶胶-凝胶手段获取的纳米颗粒,可以将它加入混合料内,可发现利于混合料流动性效果的显著提高,且它的抗热应力作用和抗渣作用效果都很好。AkhileshKumarSingh等人也研究以尿素为沉淀水解剂合成不同溶胶体系,研制适用于高温不含CAC作用的高纯Al2O3体系发现,包括纳米氧化物体系,在力学性能、抗腐蚀作用效果和抗热应力循环作用等性能都有较大增强效果。

2.3纳米前驱体优化浇注料基质结构

为考虑成本条件,在浇注料中可采用纳米前驱体引入的方式,在加热条件下前驱体受热分解,即可原位形成纳米相。李志刚等人凭借纳米CaCO3受热分解作用,考虑对体系添加它进行研究。结果表明:在800℃左右,加热产生CaO与体系内Al2O3反应生成了CA相。高温下CaO和Al2O3继续反应得到的CA6相,使得材料的结构致密化程度加深,有利于材料强度、抗热震性和抗侵蚀性能的提高。

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