本文關(guān)鍵詞：添加劑對鎂鈣系耐火材料性能的影響

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【摘要】：按照國際標(biāo)準(zhǔn),耐火材料的定義是化學(xué)與物理性質(zhì)允許其在高溫環(huán)境下使用的無機非金屬材料,或者含有一定比例金屬,比如金屬氧化物等的一類材料以及產(chǎn)品。目前,耐火材料用途廣泛,常用的有連鑄中間包內(nèi)襯、爐外精煉鋼包AOD、VOD爐、電爐、轉(zhuǎn)爐及大型干法水泥窯燒成帶以及其它高溫工業(yè)設(shè)備內(nèi)襯等。鎂鈣系耐火材料因其耐高溫、抗渣性、抗熱震性、高溫真空下的穩(wěn)定性、凈化鋼液等優(yōu)點受到鋼鐵企業(yè)普遍重視。MgO-CaO耐火材料具有一系列優(yōu)良性能,但其易水化性,限制了該材料的應(yīng)用,要大力開發(fā)利用鎂鈣系耐火材料,加入少量添加物,高溫?zé)苫蚨届褵?密封包裝,生產(chǎn)工藝的控制是必須的。上述各種防水化方法都能不同程度減少鎂鈣系材料的水化,目前普遍采用添加劑法。我的研究計劃主要以輕燒白云石為基礎(chǔ)原料,添加一定比例的Al_2O_3、Fe_2O_3、ZrO_2,研究氧化鋁、氧化鐵及氧化鋯對鎂鈣系耐火材料性能的影響。通過不同溫度的高溫?zé)Y(jié)制取試樣,對其進(jìn)行體積密度、吸水率、開氣孔率、水化增重率和粉化率、以及XRD和掃描電子顯微鏡、能譜分析等物理檢測。有三個方面:(1)Fe_2O_3、Al_2O_3作為添加劑,改變Fe_2O_3、Al_2O_3的加入量以及改變溫度,制備出MgO-CaO-Fe_2O_3及MgO-CaO-Al_2O_3三元系耐火材料。(2)Fe_2O_3+Al_2O_3作為復(fù)合添加劑,改變復(fù)合添加劑的加入量以及改變溫度,制得MgO-CaO-Al_2O_3-Fe_2O_3四元系耐火材料。(3)以氧化鋁及氧化鐵及氧化鋯作為復(fù)合外加劑,改變氧化鋁及氧化鐵及氧化鋯的加入量和燒結(jié)溫度,制得MgO-CaO-Al_2O_3-Fe_2O_3-ZrO_2五元系耐火材料,研究氧化鋁及氧化鐵及氧化鋯復(fù)合添加劑對白云石燒結(jié)性能、抗水化能力、物相組成及顯微結(jié)構(gòu)的影響。本課題是針對企業(yè)生產(chǎn)中存在的問題,將白云石耐火材料作為研究對象,引入單一及復(fù)合添加劑來提高白云石的燒結(jié)性能、抗水化能力,制備出性能優(yōu)異的鎂鈣系耐火材料,為制備高性能白云石基耐火材料提供有益的借鑒。通過以上分析和討論,在本文所研究的范圍和實驗條件下,可以得出如下結(jié)論:(1)單一添加Fe_2O_3或Al_2O_3,都可以明顯改善白云石的燒結(jié)性。在同一燒結(jié)溫度下,隨著Al_2O_3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加體積密度不斷增加,當(dāng)Al_2O_3質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到30%時,體積密度達(dá)到最高值,氣孔率最低,水化增重和粉化率也最低。繼續(xù)增加Al_2O_3的質(zhì)量分?jǐn)?shù),體積密度逐漸下降,氣孔率增大,水化增重率和粉化率也增大,這是因為形成了相對易水化的鋁酸鈣的結(jié)果。合理提高燒結(jié)溫度可以明顯改善材料的抗水化性能;(2)Fe_2O_3-Al_2O_3復(fù)合添時能更有效的改善白云石的燒結(jié)性,材料的抗水化能力得到進(jìn)一步改善,第三組分添加劑ZrO_2的引入不但能改善材料的抗水化性能,而且可以改善材料的高溫性能,也有可能提高材料的抗渣侵蝕性能;(3)Fe_2O_3和Al_2O_3的引入都優(yōu)先與白云石分解產(chǎn)物CaO反應(yīng)形成鐵鈣或鋁鈣化合物。氧化鋁含量較低時主要形成鋁酸三鈣C_3A,Al_2O_3含量在30-50%時會形成削弱抗水化能力的CA。在較高溫度下Fe_2O_3和Al_2O_3都會與MgO反應(yīng)形成鎂鐵尖晶石MgFe_2O_4或鎂鋁尖晶石MgAl_2O_4,有利于提高材料的高溫和抗水化性能。第三組分添加劑ZrO_2的引入僅與氧化鈣反應(yīng)形成CaZrO_3進(jìn)一步改善了材料的抗水化能力。
【關(guān)鍵詞】：白云石 燒結(jié)性能 抗水化
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ175.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-16
• 1.1 前言12
• 1.2 耐火材料簡述12-13
• 1.2.1 耐火原料12
• 1.2.2 MgO-CaO系耐火材料的優(yōu)點12
• 1.2.3 提高M(jìn)gO-CaO系耐火材料抗水化措施12-13
• 1.3 MgO-CaO系耐火材料的應(yīng)用13-15
• 1.3.1 MgO-CaO耐火材料的難燒結(jié)性及其應(yīng)對措施13-14
• 1.3.2 MgO-CaO耐火材料抗渣特點與解決辦法14
• 1.3.3 MgO-CaO耐火材料的剝落特點與解決辦法14-15
• 1.4 課題研究的意義和主要內(nèi)容15-16
• 1.4.1 課題研究的主要內(nèi)容15-16
• 2 試驗16-20
• 2.1 引言16
• 2.2 試驗16-20
• 2.2.1 試驗原料與設(shè)備16
• 2.2.2 試驗方案16-18
• 2.2.3 樣品制備18-20
• 3 MgO-CaO-Fe_2O_3三元系耐火材料20-35
• 3.1 結(jié)果與討論20-35
• 3.1.1 Fe_2O_3質(zhì)量分?jǐn)?shù)和燒結(jié)溫度對白云石致密性的影響20-25
• 3.1.2 Fe_2O_3和燒結(jié)溫度對白云石物相組成的影響25-28
• 3.1.3 Fe_2O_3和燒結(jié)溫度對白云石抗水化性能的影響28-31
• 3.1.4 Fe_2O_3和燒結(jié)溫度對白云石顯微結(jié)構(gòu)的影響31-34
• 3.1.5 小結(jié)34-35
• 4 MgO-CaO-Al_2O_3三元系耐火材料35-51
• 4.1 結(jié)果與分析35-51
• 4.1.1 MgO-CaO-Al_2O_3三元系耐火材料致密性分析35-40
• 4.1.2 MgO-CaO-Al_2O_3三元系耐火材料抗水化分析40-43
• 4.1.3 MgO-CaO-Al_2O_3三元系耐火材料物相分析43-47
• 4.1.4 MgO-CaO-Al_2O_3三元系耐火材料顯微結(jié)構(gòu)分析47-50
• 4.1.5 小結(jié)50-51
• 5 MgO-CaO-Fe_2O_3-Al_2O_3四元系耐火材料51-61
• 5.1 結(jié)果與討論51-61
• 5.1.1 MgO-CaO-Fe_2O_3-Al_2O_3四元系耐火材料致密性分析51-54
• 5.1.2 MgO-CaO-Fe_2O_3-Al_2O_3四元系耐火材料抗水化性能54-57
• 5.1.3 MgO-CaO-Fe_2O_3-Al_2O_3四元系耐火材料物相組成57-58
• 5.1.4 MgO-CaO-Fe_2O_3-Al_2O_3四元系耐火材料顯微結(jié)構(gòu)分析58-60
• 5.1.5 小結(jié)60-61
• 6 MgO-CaO- Fe_2O_3-Al_2O_3-ZrO_2五元系耐火材料61-71
• 6.1 結(jié)果與討論61-71
• 6.1.1 MgO-CaO-Fe_2O_3-Al_2O_3-ZrO_2五元系耐火材料致密性61-65
• 6.1.2 MgO-CaO-Fe_2O_3-Al_2O_3-ZrO_2五元系耐火材料抗水化分析65-68
• 6.1.3 MgO-CaO-Fe_2O_3-Al_2O_3-ZrO_2五元系耐火材料的物相組成68-70
• 6.1.4 小結(jié)70-71
• 7 結(jié)論與展望71-73
• 7.1 結(jié)論71
• 7.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 在學(xué)期間的研究成果77-78
• 致謝78

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本文編號：845769