含钛熔渣与镁碳质耐火材料的作用机理_许原
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硅砖的应用:是焦炉、玻璃熔窑、高炉热风炉、硅砖倒焰窑和隧道窑、有色冶炼和酸性炼钢炉及其它一些热工设备的良好筑炉材料。
粘土质耐火材料的原料软质粘土生产过程中通常以细粉的形式加入,起到结合剂和烧结剂的作用。
苏州土和广西泥是我国优质软质粘土的代表。
硬质粘土通常以颗粒和细粉的形式加入,前者起到配料骨架的作用,后者参与基体中高温反应,形成莫来石等高温形矿物。
结合剂水和纸浆废液粘土质耐火材料制品原料来源丰富,制造工艺简单,产量很大,广泛用于各种工业窑炉和工业锅炉上。
如隧道窑,加热炉和热处理炉等的全部或大部分炉体,排烟系统内衬用耐火材料,其中钢铁冶金系统是粘土质耐火材料制品的大用户,用于盛钢桶,热风炉、高炉、焦炉等使用温度在1350℃以下的高温部位。
铝矾土的加热变化a. 分解阶段(400~1200℃)b 二次莫来石化阶段(1200~1400℃或1500℃)二次莫来石化时发生约10%的体积膨胀c. 重结晶烧结阶段(1400~1500℃)。
• 高铝质耐材的应用• 由于高铝质耐火材料制品的优良性能,因而被广泛应用于高温窑炉一些受炉气、炉渣侵蚀,温度高承受载荷的部位。
例如高铝风口、热风炉炉顶、电炉炉顶等部位。
• 硅线石族制品具有较高的荷重软化温度、热震稳定性好、耐磨性和抗侵蚀性优良,因此适用于钢铁、化工、玻璃、陶瓷等行业,如用作烟道、燃烧室、炉门、炉柱、炉墙及滑板等。
在高炉上,为确保内衬结构的稳定性、密封性,避免碱性物的侵入和析出,或风口漏风,在出铁口、风口部位,选择内衬大块型组合砖结构的硅线石族耐火材料,延长了使用寿命。
• 莫来石制品的抗高温蠕变、抗热震性能力远远优于包括特等高铝砖在内的其它普通高铝砖 ,广泛应用于冶金工业的热风炉、加热炉、钢包,建材工业的玻璃窑焰顶、玻璃液流槽盖、蓄热室,机械工业的加热炉,石化工业的炭黑反应炉,耐火材料和陶瓷工业的高温烧成窑及其推板、承烧板等窑具。
刚玉耐材的原料氧化铝所有熔点在2000℃以上的氧化物中,氧化铝是一种最普通、最容易获得且较为便宜的氧化物。
钛渣的冶炼原理1.钛渣冶炼的原理及工艺流程电炉熔炼钛渣的实质是钛铁矿与固体还原剂无烟煤(或石油焦或叫焦炭)等混合加入电炉中进行还原熔炼,矿中铁的氧化物被选择性地还原为金属铁,钛的氧化物被富集在炉渣中,经渣铁分离后,获得钛渣和副产品金属铁。
钛精矿的主要组成是TiO2和FeO,其余为SiO2、CaO、MgO、Al2O3和V2O5 等,钛渣冶炼就是在高温强还原性条件下,使铁氧化物与碳组分反应,在熔融状态下形成钛渣和金属铁,由于比重和熔点差异实现钛渣与金属铁的有效分离。
期间可能发生的化学反应如下:Fe2O3+C=2FeO+CO (1)FeO+C=Fe+CO (2)以钛精矿为原料,敞口电炉冶炼钛渣的工艺流程如图1所示。
钛渣图1、工艺流程图2. 电炉冶炼的主要特征钛渣是一种高熔点的炉渣,钛渣熔体具有强的腐蚀性、高导电性和其粘度在接近熔点温度时而剧增的特性,而且这些性能在熔炼过程中随其组成的变化而发生剧烈的变化。
2.1钛渣的高电导率和熔炼钛渣的开弧熔炼特征2.1.1钛渣的高电导率钛铁矿在熔化状态具有较大的电导率,在1500℃时为2.0~2.5ks/m,在1800℃为5.5~6.0ks/m,随着还原熔炼钛铁矿过程的进行,熔体组成发生变化,FeO含量减少,而TiO2和低价钛氧化物的含量增加,因此其电导率迅速上升,如加拿大索雷尔钛渣在1750℃电导率为15~20ks/m,而一般的炉渣在1750℃电导率为100s/m,可见钛渣的电导率比普通冶金炉渣的电导率高数十倍甚至几百倍,比普通离子型电解质(如Nacl液体在900℃时的电导率约为400s/m)的电导率都高很多,且温度变化对钛渣电导率影响不大,这些都说明钛渣具有电子型导电体的特征。
2.1.2熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征钛渣的高电导率决定了熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征,即熔炼钛渣的热量来源主要依靠电极末端至熔池表面间的电弧热,这就是所谓的“开弧冶炼”,而在高电阻炉渣的情况下,电极埋入炉渣,熔炼过程的热量来源主要是渣阻热,即所谓的“埋弧熔炼”。
武汉理工大学 2007耐材A标答一、填空题(20分,每题2分)1、耐火材料的物理性能主要包括烧结性能、力学性能、热学性能、和高温使用性能。
2、材料的化学组成越复杂,添加成分形成的固溶体越多,其热导率越小;晶体结构愈简单,热导率越大。
3、硅砖生产中矿化剂的选择原则为系统能形成二液区,并且系统形成液相的温度低或不大于1470℃。
4、相同气孔率的条件下,气孔大而集中的耐火材料热导率比气孔小而均匀的耐火材料大。
5、“三石”指蓝晶石、红柱石、硅线石,其中体积膨胀居中的是硅线石。
6、赛隆(Sialon)是指Si3N4与Al2O3在高温下形成的一类固溶体。
7、连铸系统的“三大件”,通常指整体塞棒、长水口和浸入式水口,其化学组成主要为Al2O3、SiC、C、SiO2等。
8、高温陶瓷涂层的施涂方法主要有烧结法或火焰喷涂、等离子喷涂、低温烘烤补强法和气相沉积法等。
9、不定形耐火材料所用的结合剂按硬化特点分有水硬性结合剂、热硬性结合剂、气硬性结合剂和火硬性结合剂。
10、镁铝尖晶石的合成属固相反应烧结,影响其合成质量的因素主要为原料纯度或细度、外加剂、烧成温度。
二、选择题(10分,每题5分)1、不同耐火材料所对应的化学矿物组成特征1个分①方镁石;②CaO;③K2O,Na2O;④刚玉;⑤Al2O3;⑥鳞石英。
2、白云石耐火材料抵抗富铁渣侵蚀能力的顺序:③>①>②,在⑤条件下更是如此。
1个分①理论白云石;②高钙白云石;③富镁白云石;④氧化;⑤还原。
三、判断简答题(28分,每题7分)1、耐火度愈高砖愈好。
答:错。
分)耐火度是指耐火材料在无荷重条件下抵抗高温而不熔化的特性。
而耐火材料在使用过程中不可能无荷重,因此,耐火度只能作为一个相对指标。
分)2、水泥因含有一定数量CaO,所以,为提高高温性能,浇注料应该采用超低水泥或无水泥结合。
答:错。
分)浇注料向低水泥或无水泥方向发展主要是指Al2O3-SiO2系耐火材料,Al2O3、SiO2、CaO等高温下易形成低熔物影响高温性能,而刚玉或高纯铝镁系浇注料采用水泥结合,问题不大。
论文题目:镁质耐火材料学院:化学与化工学院专业:无机非金属材料工程122年级:2012级学号: 1208110476 学生姓名:李文雪指导教师:杨林镁质耐火材料以菱镁矿、海水镁砂和白云石等作为原料,以方镁石为主晶相、氧化镁含量在80%以上的耐火材料。
属于碱性耐火材料,即为镁质耐火材料。
以下文章就镁质耐火材料的熔点,抗热震性,耐火度,水化反应,制备,储存等所得心得。
随着工业的进步,镁质耐火材料需要适应这个情况而逐步改善其各种性能,文章就其抗腐蚀性,抗渣性等等的改善提出了一些改善的方法。
最终知道,添加一些添加剂,可以很大程度的改善镁质耐火材料的某些性能,所以在镁质耐火材料的生产过程中,我们可以考虑加入一定的添加剂。
1、陈肇友,李红霞.镁资源的综合利用及镁质耐火材料的发展[J]. 耐火材料,2005,01:6-15.本文介绍了镁资源综合利用的途径及镁质耐火材料在高温工业中的发展情况。
在镁质耐火材料的发展情况中,从应用理论系统地分析并介绍了镁质耐火材料在高温工业:炼钢、有色金属冶炼、水泥窑及垃圾焚烧熔融炉的应用情况及其发展,并介绍了MgO-CaO材料的抗侵蚀和水化问题,以及尖晶石材料与镁质不定形耐火材料的研究现状和发展趋势。
镁质耐火材料一般是由菱镁矿高温煅烧后的镁砂制做的烧成镁砖,由于热膨胀系数大,抗热震性差,易吸潮水化,以及熔渣易渗入砖内甚深,抗热剥落与结构剥落性不好,现在除在一些温度比较稳定的连续式生产的高温炉中仍部分使用外,随着钢铁冶炼、有色冶炼、水泥窑的发展,使用的镁质耐火材料多为镁质复合材料,如镁碳砖、镁钙碳砖、镁钙砖、镁钙锆砖、镁铝尖晶石砖、镁铬砖等。
在以后的发展中,我们要着重发展镁质耐火材料的抗侵蚀性能,还有抗震性,逐步改善镁质耐火材料各方面的性能,使镁质耐火材料发挥自身最大的优点同时使其他材料的性能提升。
2、乌志明,马培华. 镁、镁资源与镁质材料概述[J]. 盐湖研究,2007,04:65-72.本文从中国盐湖卤水镁资源的开发形势十分严峻说起。
镁碳质耐火材料在钢铁行业中的应用钢铁行业是世界各国的重要工业基础,而耐火材料是钢铁行业中不可或缺的一部分。
在钢铁生产过程中,高温、腐蚀和氧化是常见的问题,这就需要使用耐火材料来保护工业设备和提高生产效率。
在耐火材料的种类中,镁碳质耐火材料因其良好的性能一直备受钢铁行业的青睐。
本文将从镁碳质耐火材料的特点、在钢铁行业中的应用和未来发展方向等方面详细介绍。
一、镁碳质耐火材料的特点1.抗高温镁碳质耐火材料由镁砂和炭素质原料制成,具有很高的耐高温性能。
在钢铁冶炼过程中经常会遇到高温炉火、高温熔炼,而镁碳质耐火材料具有良好的耐高温性能,可以有效地保护炉缸内壁和冶炼设备,延长设备使用寿命。
2.抗腐蚀镁碳质耐火材料还具有优良的抗腐蚀性能。
在钢铁冶炼过程中,炉渣和熔池中含有大量的酸性成分,会对冶炼设备造成腐蚀,而镁碳质耐火材料可以有效地抵抗这种腐蚀,保护设备不受侵蚀。
3.良好的导热性能镁碳质耐火材料具有良好的导热性能,可以有效地分散和排除设备内部的热量,防止热量积聚导致设备破损,同时也有利于加热和熔炼过程的进行。
4.轻质镁碳质耐火材料相比其他耐火材料来说相对轻质,这有利于减少设备的自重,节约设备建造成本,同时也有利于设备的保养和更换。
二、镁碳质耐火材料在钢铁行业中的应用1.转炉砌筑钢铁炼钢的主要设备之一就是转炉,而镁碳质耐火材料因其优良的耐高温和抗腐蚀性能被广泛应用于转炉的砌筑中。
转炉的工作温度很高,常规的耐火材料很难满足要求,而镁碳质耐火材料因其优异的性能可以很好地满足转炉的使用需求。
2.熔炼炉砌筑钢铁冶炼的另一重要设备是熔炼炉,而镁碳质耐火材料也被广泛应用于熔炼炉的砌筑中。
熔炼炉的工作环境很苛刻,需要具有很高的耐高温和抗腐蚀性能的耐火材料来保护设备不受破损,而镁碳质耐火材料正是满足这一需求的理想选择。
3.鼓风炉砌筑在炼钢过程中,鼓风炉是不可或缺的设备,而镁碳质耐火材料也应用于鼓风炉的砌筑中。
鼓风炉需要能够承受高温高压的工作环境,而镁碳质耐火材料以其耐高温、抗腐蚀、导热性好的特点,为鼓风炉提供了良好的保护。
专题含钛高炉渣的利用(西安建筑科技大学冶金工程学院,西安710055)摘要:本文介绍了我国含钛高炉渣做了一个总体的介绍,并且从非提取钛与提取钛两个方面介绍了目前的研究对含钛高炉渣的利用方法,最后对含钛高炉渣的前景做了分析。
关键词:含钛高炉渣,成分,利用1■含钛高炉渣的概述含钛高炉渣是冶炼钒钛磁铁矿产生的高炉渣。
含钛高炉渣一般由CaO、MgO、Si02、AI2O3和Ti02等组成,根据渣中TiO?:含量由低到高可以分为:低钛含钛高炉渣(Ti02<10%)、中钛含钛高炉渣(Ti02l0%-15%)和高钛含钛高炉渣(渣中TiO?达24%左右)。
含钛高炉渣经过富集形成一种含TiO?:较高的富钛料,TiO2含量一般大于90%。
这种富钛料便于分离或提取金属钛。
国外高炉冶炼使用的钛铁矿石含钛量较低,一般含Ti0?不超过3%〜4%,其高炉渣中所含的TiO? 一般都低于10%。
因此,不需要特殊的加工处理,完全可按普通高炉渣加以利用。
我国铁矿石资源多为伴生矿,尤其在攀枝花和承德等地冶炼钒钛矿时产生的钒钛矿高炉渣,每年排出几百万吨,其中有部分含钛5%以下的矿渣用做水泥掺合料,还有一些生产矿渣碎石以及膨胀矿渣珠。
我国含钛高炉渣主要化学成分:2.1用作建筑材料普通的炉渣由于TiO2含量低,可以直接用于生产水泥,而高炉渣中TiO2 含量高,使它在这方面的应用变得困难。
有研究表明,活化的高钛高炉渣可用于生产钛矿渣硅酸盐水泥。
含钛高炉渣在建筑方面的另一个重要应用是作为普通混凝土的骨料。
含钛高炉渣分为重矿渣和水淬渣,重矿渣化学成分稳定,破碎后可用作普通混凝土的骨料,其性能满足使用要求。
水淬渣的物理性能和力学性能接近天然砂,且比天然砂的强度高、棱角完整,可代替天然砂配制水泥砂浆用于建筑工程,将活化后的含钛高炉渣也可用作水泥掺和料。
2.2用含钛高炉渣制备光催化材料。
有资料显示,冶炼过程能够使钛资源进行一次富集,从而使一开始品位较低的钛资源得到了很好的富集。
2019年第15期广东化工第46卷总第401期·111·耐火材料损伤行为的特征分析李宏(中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司,洛阳河南471039)Investigation on Characteristics of Damage Performance in RefractoryLi Hong(Sinosteel Luoyang Institue of Refractories Research Co.,Ltd.,Luoyang471039,China)Abstract:Applied characteristics and composites about three kinds of refractories(high-alumina refractory,magnesia-chrome refractory,magnesia-carbon refractory)have been briefly introduced and then their damage performances in job sites have also been systematically analyzed by results and examples with emphasis on representative investigations about numerical simulations and mathematical models.Finally,damage performances of these three refractories have been reviewed and prospects of numerical simulations and mathematical models within research about damage performances on refractory industry have been proposed.Keywords:high-alumina refractory;magnesia-chrome refractory;magnesia-carbon refractory;damage performance自人类社会经历工业革命后,在不同国家和地区的工业领域或多或早地都出现了高温工业环境,尤其是化学工业、钢铁冶金及水泥工业,这全都依赖耐火材料的广泛应用。
镁碳砖发展及生产工艺改进的研究李亮;王世峰;陈士冰【摘要】镁碳砖是广泛使用的耐火材料,上世纪70年代始在结合剂、低碳化、抗氧化剂及新型添加剂等方面都进行了深入研究.目前,生产中仍存在易层裂、韧性差等问题.调整镁碳砖配合料颗粒级配、控制混合料湿度与优化压制过程等措施可以提高生产质量.【期刊名称】《山东轻工业学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2010(024)003【总页数】4页(P25-28)【关键词】镁碳砖;耐火材料;内部层裂;压制成型;生产工艺【作者】李亮;王世峰;陈士冰【作者单位】山东轻工业学院,山东省玻璃与功能陶瓷加工与测试技术重点实验室,山东,济南,250353;山东轻工业学院,山东省玻璃与功能陶瓷加工与测试技术重点实验室,山东,济南,250353;山东轻工业学院,山东省玻璃与功能陶瓷加工与测试技术重点实验室,山东,济南,250353【正文语种】中文【中图分类】TQ175.60 引言镁碳砖是一种优质耐火材料,由于该种含碳耐火制品具有耐火度高、抗渣侵性能好、耐热震性强及高温蠕变小等优点,在电炉、转炉及精炼炉上广泛得到应用,使用寿命大幅度提高。
同时,由于镁碳砖不需高温烧成,节省能源,制作工艺简单,因而被全世界许多国家迅速推广应用[1]。
1 镁碳砖的发展自上世纪 70年代起,镁碳砖行业不断发展。
日本的渡边明等人首先研制成功了镁碳砖。
1988年岛田康平[2]等提出将高纯烧结镁砂制镁碳砖用于转炉上。
同年,联邦德国的 Arno Gardziella博士[3]提出耐火制品中作为结合剂和碳形成剂的酚醛树脂的选择标准;Tadeusz Rymon Lipinski等[4]研究了吹氧转炉镁碳砖中金属添加物的反应。
意大利的B.DE Benedetti等[5]研究了树脂结合镁碳砖的耐侵蚀性。
1991年鹿野弘等[6]对镁碳砖的透气性进行了一系列的研究。
1992年 Gunar Klop等[7]研究了不同碳含量及镁砂成分对镁碳砖微观结构的影响。