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《武汉科技大学》 2006年
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纳米Cr_2O_3/MgCr_2O_4的制备及其对镁质耐火材料性能与结构的影响

邓勇跃  
【摘要】:Cr_2O_3具有独特、优良的抗渣侵蚀性能,而添加Cr_2O_3的含铬耐火材料是RH精炼炉、炼铜/镍炉以及水煤浆气化炉等关键部位不可替代的耐火材料。利用纳米技术提升现有含铬耐火材料性能是对现有含铬耐火材料发展的一种全新的思路。制备出纳米铬(Ⅲ)的氧化物粉体或溶胶-凝胶并应用于镁质耐火材料,来提高MgO-Cr_2O_3质耐火材料的使用性能,具有十分重要的工业意义。 本文通过纳米Cr_2O_3和镁铬尖晶石溶胶-凝胶/粉体的制备方法、工艺的研究,初步探讨了纳米Cr_2O_3和镁铬尖晶石粉体的烧结。探索了纳米Cr_2O_3和镁铬尖晶石溶胶-凝胶/粉体在镁质耐火浇注料应用的可能性,并将含铬溶胶应用于炼铜炉和RH精炼炉用镁铬砖的浸渍,研究含铬溶胶浸渍对镁铬砖性能的影响,得出以下结论: 1、利用化学沉淀法进行Cr_2O_3和镁铬尖晶石粉体/溶胶-凝胶的制备研究:分析了温度、沉淀剂和pH值对溶胶粒子成核以及晶粒大小的影响,试验了不同的干燥方法制备镁铬尖晶石前驱体粉体。采用超临界干燥制备的纳米粉体的粒径小而均匀;常规干燥工艺制备的前驱体粉末呈不规则形状,粉体内存在较多的团聚体,而一定温度的煅烧可以基本消除纳米粉体内的团聚体。探索了利用瞬间燃烧法制备纳米Cr_2O_3粉体的可能性,结果表明:使用该方法可一步合成纳米Cr_2O_3粉体。 2、制备的纳米Cr_2O_3和MgCr_2O_4应用于镁质耐火浇注料,初步探讨了纳米粉体/溶胶对镁质浇注料性能的影响,结果表明:添加燃烧法制备纳米Cr_2O_3的浇注料的性能逊色于添加常规干燥法制备的纳米Cr_2O_3粉体浇注料的性能;应用Cr_2O_3前驱体溶胶的镁质浇注料的体积密度和显气孔率尽管未得到明显的改善,但孔径分布结果却表明了浇注料孔径的微细化,这有利于浇注料耐蚀性和抗热震稳定性的提高。 3、采用直接沉淀法和均匀沉淀法制备含铬溶胶,将制备的含铬前驱体溶胶应用于镁铬砖真空浸渍,含铬前驱体溶胶浸渍的镁铬砖不会出现类似硫酸镁溶液浸渍后的盐析现象。实验结果表明: ①使用直接沉淀法制备的溶胶粒子为纳米尺度,因而含铬溶胶浸渍后镁铬砖的显气孔率和孔径分布得到一定程度的改善。②使用均匀沉淀法制备的含铬溶胶对镁铬砖进行真空浸渍,含铬溶胶的浸渍效果明显优于直接沉淀法制备含铬溶胶浸渍效果。镁铬砖在经含铬溶胶浸渍后,Cr_2O_3含量、显气孔率和孔径分布得到了较好的改善。在原有的理论基础之上,推导了适合利用压汞仪测定的孔径分布数据计算的三维Fractal公式,利用该公式将测定的孔径分布结果进行了三维分形维数计算,其结果表明,溶胶浸渍试样高温处理后气孔内表面平整度高于未浸渍试样。试验MgSO_4溶液浸渍镁铬砖的性能,结果表明,MgSO_4溶液浸渍试样的孔径分布和物理性能均得到了一定的改善,但其改善程度不如溶胶浸渍。③研究含铬溶胶浸渍对镁铬砖抗热震稳定性的影响。结果表明,含铬溶胶浸渍不会造成镁铬砖的抗热震稳定性下降。④研究溶胶浸渍前后的炼铜炉以及RH炉用镁铬砖抗渣性能的影响,结果显示,溶胶浸渍镁铬砖的抗渣性能优于未浸渍镁铬砖和MgSO_4溶液浸渍镁铬砖。
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB383.1

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【引证文献】
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