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镁铁铝复合尖晶石砖的生产与应用

发布日期: 2020-03-17 10:44:57    阅读量(117)    作者:郑州瑞泰

水泥工业耐火材料的污染主要由含铬耐火材料引起,主要途径有:一是在水泥熟料煅烧过程中,含铬耐火材料在氧化气氛和碱性氧化物存在时,在一定温度下Cr3+会有一部分转化为对人类有危害的Cr6+,并随剥落的耐火材料混入水泥熟料中,导致水泥中的铬含量超标;二是含铬的废砖处理不合理,被雨水冲刷流入地下而污染到地下水源。

20世纪90年代以来我国水泥工业迅猛发展,含铬耐火材料在水泥窑烧成带得到大规模的应用,也取得了很好的使用效果,但与此同时,含铬耐火材料带来的铬污染愈加广泛。为了解决水泥窑用镁铬砖引发的环境污染问题,无铬化已成为当务之急,经过广大耐火材料工作者的不懈努力,无铬碱性耐火材料在过去20年得到了长足的发展。开发的水泥窑烧成带用无铬耐火材料主要有方镁石-尖晶石砖、镁铁尖晶石砖、镁铁铝复合尖晶石砖等。

镁铁铝复合尖晶石砖是在原有镁铁尖晶石砖的基础上开发的又一种节能环保的新型耐火材料。

1、镁铁铝复合尖晶石砖的生产

1.1原料标准

进厂原料首先在实验室进行化学成分分析,其主要化学成分要符合表1要求。

表1 主要原料的化学成分

1.2原料制备

检验合格的原料,经过颚式破碎机进行粗碎,一部分进入圆锥破碎机进行中碎,经过筛分,将≤5mm的颗粒按照工艺要求,筛分为不同的粒度进入到不同的料仓。>5mm的颗粒部分重新回到圆锥破碎机破碎,另一部分进入筒磨机或雷蒙磨加工成≤0.088mm的细粉备用。

1.3混练

采用亚硫酸纸浆废液作为结合剂,首先将颗粒料加入湿碾机中混练3~5分钟,加入4/5的结合剂混练3~5分钟,再加入细粉料混练5~10分钟(期间根据泥料的干湿程度,适当加入结合剂),泥料混合均匀后可以出料进行造坯成型。

1.4成型

采用630吨程控压力机成型。要求半成品砖坯无麻面,无裂纹,尺寸外形规整,符合半成品标准,半成品体积密度≥3。12g/cm3。

1.5烧成

检验合格的半成品砖坯进入隧道干燥器,经过110℃×24h干燥,检验合格后装车进入高温隧道窑在弱还原气氛下烧成,出窑后检选入库。

360彩票 1。6镁铁铝复合尖晶石砖的理化指标

镁铁铝复合尖晶石砖的标准及实测值见表2。

表2 镁铁铝复合尖晶石砖的理化指标

2、镁铁铝复合尖晶石砖的性能

(1)良好的抗侵蚀性能

首先镁铁铝复合尖晶石砖的纯度较高,低熔物较少,其主晶相方镁石、镁铝尖晶石、镁铁尖晶石、铁铝尖晶石等晶体间的接触面积较大,直接结合程度较高,低熔物分布在晶体之间形成的三角区内,表现出较好的抗侵蚀性。其次在烧成和使用的高温下,MgO和铁铝尖晶石的Al2O3、Fe2O3或FeO发生一系列反应生成二次尖晶石,这些反应伴随一定的体积膨胀,提高了材料的致密性,可有效阻止水泥低熔物的渗透。同时砖中的成分与渗入的水泥组分反应生成高熔点物相,提高了低熔物的粘度,延缓其渗透过程。因此,镁铁铝复合尖晶石砖具有良好的抗侵蚀性能。

(2)良好的挂窑皮性能

水泥熟料以石灰石和粘土、铁质原料为主要原料,按适当比例配制成生料,高温时水泥生料产生熔体,并与耐火砖表面发生反应,通过砖的气孔向砖内渗透,渗入物进入砖内在低于1200℃的部位固化,形成具有“机械锚固”作用的初始窑皮,初始窑皮再与熟料颗粒粘结,使窑皮逐渐增厚。窑皮的主要成分为硅酸盐和铝酸盐及铁铝酸盐,镁铁铝复合尖晶石砖中含有一定的Al2O3、Fe2O3或FeO成分,合适的A/F值,有利于形成稳定的窑皮,起到自保护作用。

(3)良好的抗热震性能

铁铝尖晶石具有热膨胀系数小、热导率高的特点,可明显降低镁铁铝复合尖晶石砖的热应力。镁铁铝复合尖晶石砖中含有方镁石、铁铝尖晶石、镁铁尖晶石、镁铝尖晶石等多种物相,由于各种物相的热膨胀系数不同,使材料内部存在大量的微裂纹,从而增加了材料的韧性。因此,镁铁铝尖晶石砖具有较好的柔韧性及抗热震性。

(4)较低的热导率

水泥窑的窑衬砖都是单层结构,窑体长期高温运行容易引起筒体变形,影响窑的运转,降低水泥产量,因此要求尽量降低窑衬的热导率。相对于直接结合镁铬砖来说,镁铁铝复合尖晶石砖是多相复合材料,导热系数较低,可降低筒体的表面温度,减少热量损失,相应降低了燃料消耗,为提高水泥窑的运转率和提高使用寿命创造了良好的条件。

几种无铬碱性砖与直接结合镁铬砖理化指标比较见表3。

表3 无铬碱性砖与镁铬砖的理化指标

从表3可以看出,镁铝尖晶石砖虽然热震性能较好,但其挂窑皮性能较差,同时热导率过高;镁铁尖晶石砖虽然各项性能良好,但含有铬成分,属于禁止使用的产品;镁铁铝复合尖晶石砖具有较好的综合高温性能,目前是水泥窑烧成带用耐火材料的首选。

3、镁铁铝复合尖晶石砖的应用

360彩票 镁铁铝复合尖晶石砖已广泛应用于国内外近百条水泥窑,从三年多各水泥企业的应用情况看:镁铁铝尖晶石砖的高温性能优异,适应性强,超过了原用直接结合镁铬砖的水平,完全可以实现水泥窑烧成带材料的无铬化。

4、结论

镁铁铝复合尖晶石砖具有抗侵蚀、抗热震、抗磨损等较好的综合高温性能,且导热系数低,易形成稳定的窑皮,是目前水泥窑烧成带用无铬耐火材料的理想选择。从几年来众多水泥企业的应用情况看:镁铁铝复合尖晶石砖运行平稳,适应性强,超过了原用直接结合镁铬砖的水平,完全实现了水泥窑烧成带耐火材料的无铬化。

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