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MgO-CaO-ZrO_2材料的制备与性能研究

王领航  
【摘要】: 自八十年代以来,出于消除铬公害和保护环境的要求,镁铬砖开始逐步被淘汰。白云石砖、尖晶石砖和镁钙锆砖逐渐成为发达国家新型水泥干法窑用的主要碱性耐火材料。白云石砖具有优良的易挂和易维护窑皮性能,对水泥熟料的侵蚀具有良好的抵抗能力,但是,白云石砖易水化,抗热震性能较差,在运转率较低和开停窑频繁的某些新型干法窑上因窑皮稳定的条件被削弱,使用寿命受到限制。镁尖晶石砖的抗热震性能较好却具有窑皮粘挂性能差、导热率高、对窑壳寿命构成威胁等特点。而镁钙锆砖由于其良好的抗热震性能、高温强度、抗化学侵蚀性能以及挂窑皮性,具有广泛的应用前景,并成为了90年代以来耐火材料研究的中心课题。 早期国外对于镁钙锆砖的研究主要利用高纯原料,成本高。本课题主要立足于我国的资源特点,以95烧结镁砂、97电熔镁砂、轻质碳酸钙和锆英石等天然原料为主,采取必要的工艺措施,制备了MgO—CaO—ZrO_2材料,并且系统地研究了MgO—CaO—ZrO_2材料结构和性能的改进,化学组成对MgO—CaO—ZrO_2材料及其性能的影响,烧成温度对MgO—CaO—ZrO_2材料结构和性能的影响等,为进一步进行理论探索和MgO—CaO—ZrO_2砖的产业化打下了良好的基础。 实验结果证明,通过合理配料和采取一定的工艺措施,可以制备性能较好的水泥窑烧成带用MgO—CaO—ZrO_2制品,MgO—CaO—ZrO_2材料的物相组成应当为MgO—CaO·ZrO_2—2CaO·SiO_2—3CaO·SiO_2或者MgO—CaO·ZrO_2—3CaO·SiO_2—CaO。在此体系中ZrO_2·SiO_2的加入量应该控制在4~7wt%最佳。当CaO/SiO_2≥1.87+0.455ZrO_2/SiO_2(质量比)时,系统中出现的矿物均为高耐火相,制品的高温性能较好;当CaO/SiO_2<1.87+0.455ZrO_2/SiO_2(质量比)时,系统中就会出现三元低熔相,高温性能较差。温度是制品烧成过程中很重要的影响因素,制品的烧成温度最好不低于1700℃。这种材料具有良好的水泥附着性和抗水泥熟料侵蚀性能,在水泥回转窑上应用的制品应进一步提高抗热震性能。


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