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《中国地质大学(北京)》 2009年
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高铝粉煤灰和镁橄榄石性能优化及在高炉炮泥中应用研究

赵凯  
【摘要】: 本文针对高铝粉煤灰和镁橄榄石的性能优化及其在高炉出铁口炮泥中应用进行了研究。 通过高Al_2O_3粉煤灰添加质量分数为0%、10%、15%和20%对炮泥性能的影响研究,得到当高Al2O3粉煤灰添加到15%时炮泥试样仍具有较好的抗折强度,在还原气氛下1500℃保温3小时抗高炉渣侵蚀实验结果表明,随着添加高Al_2O_3粉煤灰添加量的增加炮泥的抗渣性能有所下降,有必要对高Al_2O_3粉煤灰进行性能优化达到满足炮泥使用性能的要求。 采用碳热还原氮化法,研究了高铝粉煤灰在N_2气氛中以焦炭和炭黑为还原剂在不同温度条件下的物相变化行为。通过控制粉煤灰和碳源的配比以及温度和试样大小等工艺条件能够生成Sialon。以焦炭粉作为还原剂,在氮化温度为1450℃保温3h时,配碳量为理论值的200%,碳热还原氮化高铝粉煤灰可以生成的含铁Sialon;试样尺寸对碳热还原氮化反应的程度影响较大,试样尺寸较大而且配料粉成球后试样更加致密,将会导致试样内部的碳热还原氮化反应不够充分,研究发现在保温3小时的情况下试样直径以控制在15mm以下为宜;增加配碳量可以制备出以Si2Al4O4N4和Al2O3为主的粉体。 以高铝粉煤灰碳热还原氮化制备的含铁Sialon添加到炮泥试样中,110℃烘干后就能够获得较好的初始强度;1000℃以后随着温度的升高抗折强度增加,合成含铁Sialon含量为3%时,抗折强度达到最大值7.66MPa。添加含铁Sialon的炮泥具有良好的抗铁渣侵蚀性能。 以苏州土、硅微粉、SiC颗粒和细粉、不同粒径的棕刚玉以及中温温沥青粉为原料,以酚醛树脂为结合剂,添加质量分数为3%~12%的氮化硅铁和添加质量分数3%~12%的含铁Sialon,制备无水炮泥试样并对其抗折强度、显气孔率、体积密度和抗渣性能进行了比较研究,得到以高铝粉煤灰碳热还原氮化制备的含铁Sialon添加到炮泥中能够起到氮化硅铁的相当效果,这有利于降低炮泥成本。镁橄榄石在高温含碳条件下镁橄榄石的体积稳定性和物相演变研究结果表明:镁橄榄石经过1200℃煅烧后体积变化较小;在1500℃、1550℃和1600℃还原气氛下镁橄榄石物相稳定。掺入煅烧镁橄榄石替换棕刚玉后炮泥试样的抗折强度略有下降,但对高炉用炮泥的抗渣性影响较小。在进一步的工作中将对煅烧镁橄榄石取代刚玉和碳化硅的颗粒级配和适宜加入量进行深入研究,实现在保证炮泥使用性能的前提下最大限度地降低成本,同时为高铝粉煤灰和镁橄榄石的高效利用提供新技术途径。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TF573

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【参考文献】
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