磷酸鹽結(jié)合不燒高鋁磚熱處理溫度的研究

PAGE·PAGE228·磷酸鹽結(jié)合不燒高鋁磚熱處理溫度的研究董紅芹宋欣平李愿王芙云尤偉洛陽(yáng)耐火材料集團(tuán)有限責(zé)任公司洛陽(yáng)4710391前言鋼鐵生產(chǎn)正處在結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化的關(guān)鍵時(shí)期。由于自身產(chǎn)品、工藝不斷完善的需要，對(duì)耐火材料提出了進(jìn)一步優(yōu)化的新要求。耐火材料日益成為鋼鐵生產(chǎn)優(yōu)化發(fā)展的先導(dǎo)和制約因素。鐵水包、冶煉爐、鋼包、精煉爐用耐火材料則主要考核重復(fù)使用壽命，希望具有良好的修復(fù)再生功能。不燒高鋁制品由于其特殊的機(jī)理，顯示出良好的使用性能，但其熱處理溫度各廠家有較大差異。目前國(guó)內(nèi)主要在600℃和400℃進(jìn)行處理，國(guó)外有在1000℃～1100℃處理。為了提高不燒制品的使用性能，推廣擴(kuò)大其使用領(lǐng)域，我們對(duì)不燒高鋁磚的熱處理溫度進(jìn)行了研究。2實(shí)驗(yàn)過(guò)程我們做了大量的實(shí)驗(yàn)，其規(guī)律一致。以下為從中隨機(jī)選取的2個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2.1原料原料選用雜質(zhì)含量較低的礬土熟料，作骨料和細(xì)粉，并引入二種膨脹劑A、C。表1礬土熟料的化學(xué)成分/%SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2O4.9289.851.53.46微0.300.10微2.2結(jié)合劑選用濃度為85%的普通工業(yè)磷酸。2.3試驗(yàn)配方（見(jiàn)表2）3生產(chǎn)工藝先將礬土熟料經(jīng)顎式破碎機(jī)、對(duì)輥破碎機(jī)破碎后，經(jīng)7mm、5mm、3mm、1mm篩網(wǎng)分成四種粒級(jí)，細(xì)粉為元錐料經(jīng)筒磨機(jī)粉碎獲得，細(xì)度要求小于

0.088mm≥95%?；炀毤恿享樞?yàn)椋合燃庸橇?，干?分鐘，加入結(jié)合劑用量的三分之二，混練2～3分鐘后加細(xì)粉，混練5～6分鐘，再加入余下的結(jié)合劑，混練6～7分鐘后出料。泥料水分為3%～5%。300噸磨擦壓磚機(jī)成型，根據(jù)先輕后重的原則，先輕壓2～3次，再重壓5～6次，磚坯體密≥2.9g·cm3。制得的磚坯100℃干燥24小時(shí)后，一半在隧道窯進(jìn)行熱處理，600℃保溫8～12小時(shí)。另一半在電爐中進(jìn)行熱處理，1100℃保溫5小時(shí)。表2各試樣的配方/%1#2#高鋁礬土7～5555～315153～120201～02020粉料2222膨脹劑A180目15C粉15粘土粉33結(jié)合劑444實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析4.1試樣的物理性能表3不同溫度熱處理后試樣的性能1#2#熱處理溫度/℃60011006001100顯氣孔率/%17.31514.313.3體積密度/g﹒cm-32.892.942.912.93耐壓強(qiáng)度/MPa89213170196荷重軟化溫度/℃15001540—1520燒后線變化率/%1500℃×2h+2.73+3.59-0.10+0.401600℃×2h+2.37+2.26-0.10+0.031650℃×2h+1.38+1.64+2.5+1.4實(shí)驗(yàn)表明，提高熱處理溫度，對(duì)試樣的常溫物理性能影響較大。圖1示出，試樣的顯氣孔率、體積密度和常溫耐壓強(qiáng)度隨著熱處理溫度的提高而有了明顯改善。荷重軟化溫度、燒后線變化率等指標(biāo)也有一定程度的改善。因此，提高熱處理溫度對(duì)改善制品的性能有明顯的效果。600℃熱處理試樣的顯氣孔率%試樣的體積密度g﹒600℃熱處理1100℃熱處理1100℃熱處理試樣的耐壓強(qiáng)度MPa圖1不同溫度處理對(duì)試樣顯氣孔率、體積密度、耐壓強(qiáng)度的影響不燒磚能夠顯示出優(yōu)異的使用性能，主要原因是在中、低溫度下，顆粒間由化學(xué)鍵結(jié)合，沒(méi)有玻璃相生成。而膨脹劑在整個(gè)使用過(guò)程中可持續(xù)發(fā)生膨脹反應(yīng)，所以它對(duì)制品使用性能的影響占主導(dǎo)地位。但若熱處理溫度超過(guò)1200℃，由于K2O、Na2O等雜質(zhì)的存在，玻璃相相繼生成，造成不燒制品與燒成高鋁制品性能一致，失去了不燒制品的意義。因此，不燒制品的熱處理溫度也不應(yīng)過(guò)高，建議設(shè)置在1000℃～1100℃。4.2試樣的顯微結(jié)構(gòu)1#試樣600oC處理后的顯微結(jié)構(gòu)1#試樣1100oC處理后的顯微結(jié)構(gòu)2#試樣600oC處理后的顯微結(jié)構(gòu)1#試樣1100oC處理后的顯微結(jié)構(gòu)圖2不同溫度熱處理后試樣的顯微結(jié)構(gòu)從圖2可以看出，600℃熱處理試樣中，顆粒之間孤立、機(jī)械堆積，氣孔較多。顆粒間的結(jié)合主要靠磷酸二氫鋁和部分粘土膠結(jié)。1100℃處理試樣與600℃處理試樣相比，細(xì)顆粒部分形成條狀、柱狀，基質(zhì)形成絮狀、網(wǎng)狀膠結(jié)，將小顆粒連成一片。這說(shuō)明基質(zhì)中已有部分莫來(lái)石化，膨脹效應(yīng)填充了部分氣孔，導(dǎo)致試樣的氣孔率降低，體積密度升高，使試樣結(jié)構(gòu)致密。而且這種莫來(lái)石化