- 鎂橄欖石骨料的制備及其在鎂質(zhì)澆注料中的應(yīng)用
- 作者：nhxx
- 作者機(jī)構(gòu)：
- 分類號(hào)：
- 卷號(hào)：
- 期號(hào) : 2023 年， 第11期
- 關(guān)鍵詞： 鎂橄欖石骨料，制備，鎂質(zhì)澆注料，應(yīng)用
自然界中的天然鎂橄欖石含有固溶了一定Fe2+的的鎂鐵橄欖石[2(MgxFe1-x)O·SiO2，如果有風(fēng)化和水化等現(xiàn)象，還含有蛇紋石、滑石等雜質(zhì)礦物相。這些雜質(zhì)相在一定程度上均降低了天然鎂橄欖石的耐火性能，限制了其直接使用。本工作在此前制備鎂橄欖石輕質(zhì)骨料研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)提高成形壓力和煅燒溫度而得到更為致密的鎂橄欖石骨料，并用其逐步替代加熱爐爐底用鎂質(zhì)澆注料中的鎂砂骨料，探討了其加入量對(duì)該種鎂質(zhì)澆注料施工性能、常溫性能和高溫使用性能的影響，期望為天然鎂橄欖石在工業(yè)窯爐中的應(yīng)用探索新的途徑。
開(kāi)發(fā)鎂橄欖石骨料所用的原料有：粒度≤0．045mm(320目)的天然鎂橄欖石細(xì)粉，產(chǎn)地為河南西峽。粒度≤O．045 mm(320目)的菱鎂礦細(xì)粉，產(chǎn)地為遼寧海城，w(MgCO3)=96％。
為使鎂橄欖石原礦中的滑石和蛇紋石等雜質(zhì)物相能夠充分轉(zhuǎn)變?yōu)殒V橄欖石等高耐火度的礦物相而減少原料的灼減和制品在高溫下的體積收縮，按照1 000∶220的比例將天然鎂橄欖石粉和菱鎂礦細(xì)粉混合后放人球磨罐中，加入水和剛玉球(料、球、水質(zhì)量比為1∶1∶O．5)，按如下程序制備原料：將起始物料以400 r／min的轉(zhuǎn)速濕磨60 min，于110 ℃下完全烘干后在球磨機(jī)中打散，然后加入5％(w)的水和O.3％(w)的亞硫酸紙漿廢液在攪拌機(jī)中混合均勻，再經(jīng)24 h困料后，于液壓機(jī)上在200 MPa的壓力下壓制成形后于110 ℃下烘干24 h，再置于電爐中以5 ℃／min的升溫速率升至1550 ℃煅燒，保溫時(shí)間為3 h。
XRD圖譜顯示，菱鎂礦分解出的MgO與物料中的滑石和蛇紋石在高溫下都發(fā)生了反應(yīng)，使其都充分轉(zhuǎn)變成了鎂鐵橄欖石、鐵酸鎂以及過(guò)剩的方鎂石等高熔點(diǎn)的礦物相。它們的存在將保證鎂橄欖石原料具有較高的耐火度和較低的灼減，有望替代鎂砂在鎂質(zhì)澆注料中得到應(yīng)用。
用制備的鎂橄欖石骨料、燒結(jié)鎂砂和SiO2微粉位原料制備鎂質(zhì)澆注料，以某加熱爐爐底用澆注料配方為基礎(chǔ)配方F0，其中基質(zhì)部分的鎂砂細(xì)粉以及硅微粉的加入量不變，用開(kāi)發(fā)的鎂橄欖石骨料逐步替代不同粒級(jí)的鎂砂骨料而形成F1~F5五個(gè)配方，用以研究鎂橄欖石骨料的加入量對(duì)鎂質(zhì)澆注料各項(xiàng)性能的影響，具體配方見(jiàn)表1。
表1 鎂質(zhì)澆注料的配方（w）/%
|
原料名稱 |
粒級(jí) |
F0 |
F1 |
F2 |
F3 |
F4 |
F5 |
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燒結(jié)鎂砂 |
8～5mm |
10 |
8 |
6 |
4 |
2 |
0 |
|
5～3mm |
18 |
14 |
11 |
7 |
4 |
0 |
|
|
3～1mm |
20 |
16 |
12 |
8 |
4 |
0 |
|
|
1～0mm |
20 |
16 |
12 |
8 |
4 |
0 |
|
|
＜0.074mm |
29 |
29 |
29 |
29 |
29 |
29 |
|
|
鎂橄欖石骨料 |
8～5mm |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
|
5～3mm |
0 |
4 |
7 |
11 |
14 |
18 |
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|
3～1mm |
0 |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
|
|
1～0mm |
0 |
4 |
8 |
12 |
15 |
20 |
|
|
SiO2 |
|
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
三聚磷酸鈉 |
外加 |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
按配方準(zhǔn)確稱取各種原料，在攪拌機(jī)中干混l min后，再加水?dāng)嚢? min，若流動(dòng)值合適，則傾注入不同的模具后，在磁力振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)3 min，分別澆注成40 mm×40 mm×l60 mm的條形試樣和φ50mm×50 mm的圓柱形試樣，于室溫中養(yǎng)護(hù)24 h后脫模，再于空氣中養(yǎng)護(hù)24 h，而后置于110℃下烘干24 h，再分別經(jīng)1000 ℃和1300 ℃熱處理，保溫時(shí)間為3 h，升溫速率為5℃／min。
按有關(guān)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)經(jīng)烘干及不同溫度熱處理后的澆注料試樣的體積密度、顯氣孔率、加熱永久線變化率、常溫抗折強(qiáng)度、常溫耐壓強(qiáng)度等常溫性能，并檢測(cè)其高溫抗折強(qiáng)度、荷重軟化溫度以及熱震穩(wěn)定性等高溫性能。
研究結(jié)果表明：(1)隨著鎂橄欖石骨料加入量的增加，澆注料的體積密度下降，顯氣孔率上升。(2)隨著鎂橄欖石骨料加入量的增加，經(jīng)過(guò)不同溫度加熱后，澆注料的加熱永久線變化率表現(xiàn)出了先上升后下降的趨勢(shì)，而常溫強(qiáng)度則表現(xiàn)出了先下降后上升的趨勢(shì)。(3)隨著鎂橄欖石骨料加入量的增加，澆注料的高溫抗折強(qiáng)度先下降后上升而后再下降的趨勢(shì)，荷重軟化溫度則逐步下降。(4)當(dāng)鎂橄欖石骨料的加入量在27％左右時(shí)，澆注料具有最好的抗熱震性。
（摘編自《工業(yè)爐》2023年，№4，作者孟慶新等）