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KR脱硫搅拌头工作衬耐火材料性能的研究

向茜  
【摘要】: KR搅拌脱硫法具有脱硫效率高、脱硫剂消耗少、作业时间短和金属耗损低等特点,近十多年来在国内得到迅速推广,其中搅拌头的使用寿命对KR搅拌脱硫工艺技术经济指标具有重要影响。而搅拌器的使用寿命则与搅拌头外衬耐火浇注料的抗热震、抗冲刷和抗侵蚀性能密切相关,是KR搅拌法经济、高效的重要保证。本论文旨在通过对粒度组成、结合剂、骨料种类及添加剂等影响Al_2O_3-SiO_2系耐火浇注料性能的基本因素的系统研究,为KR搅拌头外衬耐火材料使用寿命的改善和调控提供依据。 本试验以Andreassen颗粒密堆理论为基础,研究了临界粒度和粒度组成对普通电熔莫来石浇注料的密度、强度和热震稳定性的影响;以纯铝酸钙水泥和SiO_2微粉为主要结合剂,研究了结合剂对普通电熔莫来石浇注料的密度、强度和热震稳定性的影响;选择电熔刚玉、特级矾土和焦宝石三种骨料与莫来石骨料进行了对比试验,以探讨骨料种类对Al_2O_3-SiO_2系耐火浇注料性能的影响规律。 试验中采用扫描电子显微镜(带能谱)、X-ray衍射仪等对样品的相组成和显微结构进行分析。研究结果表明: 1)临界粒度和粒度组成确实对浇注料干燥后结构的致密程度和强度产生明显影响,在本试验条件下,莫来石浇注料合适的粒度组成如下:临界粒度为8 mm或5 mm时,q值取0.27~0.29;临界粒度为3 mm时,q值取0.29~0.31; 2)临界粒度增大,有利于提高浇注料试样的常温强度和结构致密程度;但临界粒度对热震稳定性的影响较小,尤其是在最佳常温性能对应的合适粒度组成范围内,临界粒度不同的3种浇注料的热震稳定性差别极小; 3)临界粒度一定时,莫来石浇注料试样达到最大堆积密度和最大强度所对应的粒度组成基本相同; 4)在CA-65、CA-70、CA-75和CA-80四种纯铝酸钙水泥中,以CA-70结合的试样干燥后强度较高;以3%SiO_2微粉为结合剂的试样则因流动性明显改善而使干燥后显气孔率较3%CA-70水泥结合的试样大幅降低近9%,而强度仅略低;以3%CA-70与3%SiO_2微粉为复合结合剂的试样干燥后强度最高,达6MPa,同时显气孔率仅比SiO_2微粉为结合剂的试样增大1.3%; 5)纯铝酸钙水泥结合试样在900℃下已开始烧结;而SiO_2微粉结合试样经900℃×3h烧后已完全烧结。 6)随烧成温度从900℃升高至1300℃,莫来石浇注料试样的显气孔率降低近1/3,常温强度则显著提高,这种变化主要是1300℃下试样中生成大量液相造成; 7)与特级矾土、焦宝石和亚白刚玉三种骨料相比,以莫来石为骨料的浇注料的各项常温性能最好,这主要是由莫来石本身性能及其颗粒外形在选择的粒度组成下堆积致密程度较高所致; 8)以1~0.088mm粒级特级矾土或焦宝石等量替代同粒级莫来石对莫来石浇注料常温性能的影响不大,但可提高其高温强度; 9)采用特级矾土细粉替代莫来石细粉,可使浇注料高温强度大幅度提高,可达7.6MPa。


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