渣和方镁石—尖晶石材料的相互作用研究

论文摘要

方镁石-尖晶石耐火材料由于在还原和氧化气氛下性能稳定,耐久性好且无Cr6+环境污染问题,因此在水泥窑、玻璃窑蓄热室、盛钢桶内衬、石灰窑中被广泛应用。但在不同环境下的侵蚀状况及损毁原因,还没有比较系统的研究。本论文以不同尖晶石引入方式制备的方镁石-尖晶石材料为研究对象,探讨了其物理性能的差异以及不同类型渣和方镁石-尖晶石材料的相互作用机理。首先研究了不同尖晶石引入方式制备的方镁石-尖晶石材料在物理性能方面的差异,结果表明在材料中原位合成尖晶石会优化基质结构,但是MgO与Al2O3之间会由于膨胀系数的差异造成较大的微裂纹,而降低材料的致密度,引起较大的线变化率和显气孔率,从而从结构上降低了材料抗侵蚀的能力。其次研究了不同C/S比CaO-Al2O3-SiO2系渣及CaO-Al2O3-SiO2-Fe2O3-MgO系渣对方镁石-尖晶石材料的侵蚀,用FACTsage模拟了不同C/S的CaO-Al2O3-SiO2系、CaO-Al2O3-SiO2-Fe2O3-MgO等系统渣和方镁石尖晶石间的相互作用。结果表明:方镁石-尖晶石材料抗高碱度渣的能力较强。渣中低熔点硅酸盐相主要是沿基质内气孔和晶界向材料内部渗透。基质内的MgO颗粒溶解入渣内和渣内的Al2O3反应,在渣-耐火材料界面处形成二次尖晶石层,含CaO、SiO2的渣继续向内部渗透和材料发生化学反应,并形成Ca3MgSi2O8、Ca2SiO4和Mg2SiO4等物相。当渣内加入Fe2O3、MgO后,方镁石会吸收渣内的Fe2O3形成MgFe2O4,（Mg、Fe）（Al、Fe）2O4。渣内添加MgO,会与原渣中的Al2O3形成24μm的MgAl2O4,填充于方镁石颗粒之间,从而降低渣的流动速度,降低侵蚀速率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 文献综述
• 1.1 国内外研究现状
• 1.2 方镁石—尖晶石质耐火材料简介
• 1.2.1 方镁石—尖晶石的矿物简介及结构
• 1.2.2 方镁石—尖晶石质耐火材料特点
• 1.2.3 方镁石—尖晶石材料研究历程
• 1.2.4 方镁石—尖晶石质耐火材料制备方法
• 1.3 方镁石-尖晶石质耐火材料损毁机理
• 1.3.1 熔渣简介
• 1.3.2 渗透损毁
• 1.3.3 腐蚀损毁
• 1.4 评价方法
• 1.4.1 静态坩埚方法
• 1.4.2 回转抗渣法
• 1.4.3 感应炉侵蚀法
• 1.4.4 热力学模拟法
• 1.5 本课题研究可行性，目的，意义，内容
• 1.5.1 研究目的和意义
• 1.5.2 研究内容
• 第二章 实验设备、过程和性能测定
• 2.1 实验和检测设备
• 2.1.1 实验设备
• 2.1.2 主要检测设备
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 基础渣的制备
• 2.2.2 测试试样的制备
• 2.3 镁尖晶石试样性能的测定方法
• 2.3.1 线变化率测定
• 2.3.2 显气孔率和体积密度
• 2.3.3 抗折强度
• 2.3.4 耐压强度
• 2.3.5 热震性能
• 2.3.6 耐火材料的显微结构分析
• 2.3.7 抗渣性能测定
• 2.3.8 半球法熔化温度测定
• 第三章 尖晶石引入方式对方镁石-尖晶石材料物理性能的影响
• 3.1 实验设计及过程
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验方案和过程
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 显气孔率和体积密度
• 3.2.2 线变化率
• 3.2.3 抗折强度和耐压强度
• 3.2.4 热震稳定性
• 3.3 小结
• 2-Al₂O₃系渣对方镁石-尖晶石材料渣蚀机理研究'>第四章 不同 C/S 比 CaO-SiO₂-Al₂O₃系渣对方镁石-尖晶石材料渣蚀机理研究
• 4.1 实验
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 实验方案及过程
• 4.2 实验结果与分析
• 4.2.1 尖晶石含量对试样抗渣性能的影响
• 4.2.2 不同C/S 渣对试样抗渣性能的影响
• 4.2.3 侵蚀后试样显微结构分析
• 4.2.4 热力学模拟
• 4.3 小结
• 2O₃（FeO）、MgO 的CaO-A1₂O₃-SiO₂渣对方镁石-尖晶石材料渣蚀机理研究'>第五章 含Fe₂O₃（FeO）、MgO 的CaO-A1₂O₃-SiO₂渣对方镁石-尖晶石材料渣蚀机理研究
• 5.1 实验
• 5.1.1 实验原料
• 5.1.2 实验方案和过程
• 5.2 实验结果与分析
• 5.2.1 侵蚀结果及分析
• 5.2.2 侵蚀后试样显微结构分析
• 5.2.3 热力学分析
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文