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利用含鈦渣制備中頻爐線圈膠泥
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廠家：利用含鈦渣制備中頻爐線圈膠泥 日期：：2020-01-22 瀏覽次數(shù)： 144
中頻爐的線圈膠泥用熔白剛玉為主要原料，利用合二氧化鈦工業(yè)渣，制備了中頻爐用線圈膠泥，探討了含 二氧化鈦工業(yè)渣對材料性能的影響，進(jìn)行了顯微結(jié)構(gòu)與物相組成分析．結(jié)果表明：采用含二氧化鈦工業(yè) 渣替代部分剛玉細(xì)粉，不影響線圈膠泥的基本性能，且有利于提高其抗熱震性和保溫效果．
中頻爐在冶煉過程中，尤其在后期，其爐襯會產(chǎn)生大量裂紋，高溫熔融液體可能燒熔感應(yīng)線圈而影 響生產(chǎn)，嚴(yán)重的甚至引發(fā)設(shè)備和人身事故。由此，根據(jù)各感應(yīng)線圈的工作條件，人們研發(fā)了感應(yīng)線圈 用保護(hù)膠泥。線圈膠泥須具備絕緣性能好、耐火度高、隔熱性好、抗熱震性好的特點，然而中頻爐冶煉 條件日趨苛刻，中頻電爐爐襯使用壽命以及冶煉效率的提高都要求線圈膠泥向相應(yīng)性能更優(yōu)的方向發(fā)展。中頻電爐剛玉質(zhì)線圈膠泥耐火性能好，但其熱膨脹系數(shù)大且熱導(dǎo)率較高，材料的抗熱震性和保溫性能有待改善。
經(jīng)過幾十年的無序開采與不當(dāng)利用，我國耐火材料資源浪費嚴(yán)重，耐火材料礦產(chǎn)資源的矛盾已經(jīng)比 較突出。目前，“可持續(xù)發(fā)展”是世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問題，在耐火材料行業(yè)則重點在于資源與能源 的最有效利用以及廢物的利用與耐火材料的循環(huán)使用等。因此，在合理利用耐火資源，有效提高耐火材 料資源的服役年限，同時還應(yīng)充分利用一切可能的耐火材料二次資源。 中國90％的鈦資源集中在攀西地區(qū)，其在冶煉使用后富集在工業(yè)爐渣中，且含Ti02的工業(yè)爐渣的 量也在逐年增長。從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，擬在材料中引入鈦酸鋁類低膨脹低導(dǎo)熱物質(zhì)而改善抗熱震性和保溫性能[3-41，利用含噩02的中頻電爐爐渣制備具有優(yōu)異性能的中頻爐用線圈膠泥并探其影響，對工 業(yè)渣的高附加值利用具有重要的實際意義。
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試驗用主要原料為電熔白剛玉、活性葉舢203微粉、純鋁酸鈣水泥、含二氧化鈦工業(yè)渣以及AC．H．Z200 等有機(jī)添加劑，其化學(xué)組成如表l所示。
試樣的配料組成如表2所示，其制備流程為先嚴(yán)格按設(shè)計配比配料并預(yù)混細(xì)粉，然后將骨料和預(yù)混 好的細(xì)粉在攪拌機(jī)內(nèi)混2—3 min，同時按照一定比例加入水，再攪拌2—3 min后停止：最后經(jīng)振動成型，成型尺寸為40 minx40 mmxl60 mill。試樣放置空氣中自然養(yǎng)護(hù)24 h后脫模，在110℃干燥24 h后，分別經(jīng) 1000"Cx3 h和1500"Cx3 h燒成后，進(jìn)行性能測試。
試樣燒后線變化率的測定參照YBTr 5203---1993進(jìn)行：冷態(tài)抗折強(qiáng)度和冷態(tài)耐壓強(qiáng)度的測定參照 YB／T 5201--1993進(jìn)行l(wèi)體積密度、顯氣孔率的測定參照YB／T 5200---1993進(jìn)行；抗熱震性的測試(水急 冷法)參照YB／T2206．2—1998進(jìn)行，即將燒后試樣先在1100℃的高溫爐內(nèi)保溫3 mill，然后快速取出放 入流動的冷水內(nèi)，15 m_in后取出，觀察試樣出現(xiàn)裂紋的情況，當(dāng)出現(xiàn)寬度>0．25 mill的裂紋或貫穿裂紋時即停止試驗，以熱震次數(shù)來表征其抗熱震性；采用PZ-3A型高溫?zé)崤蛎泝x(頂桿示差法)依據(jù)GB／T 7320．2008《耐火制品熱膨脹試驗方法》進(jìn)行熱膨脹系數(shù)測試；采用PBD．02平板導(dǎo)熱儀根據(jù)YBfr 4130．2005按照水流量平板法測試試樣的導(dǎo)熱系數(shù)；對部分燒后試樣進(jìn)行XRD、SEM分析。
圖1所示為含鈦渣的／JnA．量對試樣熱處理后線變化率的影響。由圖l可以看出，隨著含鈦渣加入量的 增加，經(jīng)1000*Cx3 h熱處理后的試樣的線變化率相差不大，都存在0．2％左右的收縮。但經(jīng)1500"Cx3 h 熱處理后的試樣的線變化率則相差較大，隨著含鈦渣加入量的增加而收縮增大，主要是因為含鈦渣的加 入促進(jìn)了材料的燒結(jié)，加入量愈大收縮愈大。但含鈦渣的加入量由10％增加到15％后，試樣的線變化率 變化趨緩，可能由于鈦酸鋁的大量形成，其膨脹抵消了部分的燒結(jié)收縮。
圖2所示為音鈦渣加入量對試樣顯氣孔牢、體積密度的影響。由圖可以看出．在熱處理后，試樣的 顯氣孔率和體積密度隨者含鈦渣的增加而呈現(xiàn)明顯的變化規(guī)律。試樣的顯氣孔率隨含鈦渣的增加而下 降，體積密度隨著含鈦渣的增加而上升。添加了古鈦渣的試樣相比空白樣而占，其顯氣孔牢有明顯的下 降，體積密度顯著增加．尤其是在1500℃的高溫處理后．舍釷渣試樣和空白樣的顯氣孔率和體積密度差 異明顯，這與上部分對試樣的線盤化率的影響分析相對應(yīng)。隨著熱處理溫度的升高，試樣的顯氣孔率減 小，體積密度相應(yīng)增大，明顯是含鈦渣的促燒原因。
圖3所示為含鈦渣的加入量對試樣熱處理后冷態(tài)抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度的影響。由圖可出看出，含鈦 渣的加入明顯提高了試樣的擾折及耐壓強(qiáng)度．且隨著熱處理溫度的提高．試樣的抗折及耐壓強(qiáng)度均有提 升。這是由丁空白樣純度高．燒結(jié)性較弱；而試樣A、B、C均添加了臺釷渣，燒結(jié)較好．促進(jìn)了強(qiáng)度的 略微提升。
圖4所示為含鈦渣添加量對試樣抗熱震性和1000℃時熱導(dǎo)率的影響。由圖可以看出，含鈦渣的加入 明顯提高了試樣的抗熱震性，降低了試樣的熱導(dǎo)率，且隨著含鈦渣加入量的增加熱震次數(shù)呈上升趨勢、 熱導(dǎo)率呈下降趨勢。但隨著含鈦渣加入量增加，試樣的抗熱震性和熱導(dǎo)率改善趨緩，這可能是由于試樣 中雖有大量鈦酸鋁形成且量逐步增大，但試樣由于燒結(jié)好而致密化導(dǎo)致了未現(xiàn)明顯改善趨勢。
采用含二氧化鈦工業(yè)渣替代部分剛玉細(xì)粉，能促進(jìn)材料的中高溫?zé)Y(jié)性，對降低材料的顯氣孔率和 提高材料的強(qiáng)度有一定貢獻(xiàn)，不影響線圈膠泥的基本性能，且由于形成了良好的鈦酸鋁，有利于顯著提 高材料的抗熱震性和保溫性能。
中頻爐在冶煉過程中，尤其在后期，其爐襯會產(chǎn)生大量裂紋，高溫熔融液體可能燒熔感應(yīng)線圈而影 響生產(chǎn)，嚴(yán)重的甚至引發(fā)設(shè)備和人身事故。由此，根據(jù)各感應(yīng)線圈的工作條件，人們研發(fā)了感應(yīng)線圈 用保護(hù)膠泥。線圈膠泥須具備絕緣性能好、耐火度高、隔熱性好、抗熱震性好的特點，然而中頻爐冶煉 條件日趨苛刻，中頻電爐爐襯使用壽命以及冶煉效率的提高都要求線圈膠泥向相應(yīng)性能更優(yōu)的方向發(fā)展。中頻電爐剛玉質(zhì)線圈膠泥耐火性能好，但其熱膨脹系數(shù)大且熱導(dǎo)率較高，材料的抗熱震性和保溫性能有待改善。
經(jīng)過幾十年的無序開采與不當(dāng)利用，我國耐火材料資源浪費嚴(yán)重，耐火材料礦產(chǎn)資源的矛盾已經(jīng)比 較突出。目前，“可持續(xù)發(fā)展”是世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問題，在耐火材料行業(yè)則重點在于資源與能源 的最有效利用以及廢物的利用與耐火材料的循環(huán)使用等。因此，在合理利用耐火資源，有效提高耐火材 料資源的服役年限，同時還應(yīng)充分利用一切可能的耐火材料二次資源。 中國90％的鈦資源集中在攀西地區(qū)，其在冶煉使用后富集在工業(yè)爐渣中，且含Ti02的工業(yè)爐渣的 量也在逐年增長。從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，擬在材料中引入鈦酸鋁類低膨脹低導(dǎo)熱物質(zhì)而改善抗熱震性和保溫性能[3-41，利用含噩02的中頻電爐爐渣制備具有優(yōu)異性能的中頻爐用線圈膠泥并探其影響，對工 業(yè)渣的高附加值利用具有重要的實際意義。
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試驗用主要原料為電熔白剛玉、活性葉舢203微粉、純鋁酸鈣水泥、含二氧化鈦工業(yè)渣以及AC．H．Z200 等有機(jī)添加劑，其化學(xué)組成如表l所示。
試樣的配料組成如表2所示，其制備流程為先嚴(yán)格按設(shè)計配比配料并預(yù)混細(xì)粉，然后將骨料和預(yù)混 好的細(xì)粉在攪拌機(jī)內(nèi)混2—3 min，同時按照一定比例加入水，再攪拌2—3 min后停止：最后經(jīng)振動成型，成型尺寸為40 minx40 mmxl60 mill。試樣放置空氣中自然養(yǎng)護(hù)24 h后脫模，在110℃干燥24 h后，分別經(jīng) 1000"Cx3 h和1500"Cx3 h燒成后，進(jìn)行性能測試。
試樣燒后線變化率的測定參照YBTr 5203---1993進(jìn)行：冷態(tài)抗折強(qiáng)度和冷態(tài)耐壓強(qiáng)度的測定參照 YB／T 5201--1993進(jìn)行l(wèi)體積密度、顯氣孔率的測定參照YB／T 5200---1993進(jìn)行；抗熱震性的測試(水急 冷法)參照YB／T2206．2—1998進(jìn)行，即將燒后試樣先在1100℃的高溫爐內(nèi)保溫3 mill，然后快速取出放 入流動的冷水內(nèi)，15 m_in后取出，觀察試樣出現(xiàn)裂紋的情況，當(dāng)出現(xiàn)寬度>0．25 mill的裂紋或貫穿裂紋時即停止試驗，以熱震次數(shù)來表征其抗熱震性；采用PZ-3A型高溫?zé)崤蛎泝x(頂桿示差法)依據(jù)GB／T 7320．2008《耐火制品熱膨脹試驗方法》進(jìn)行熱膨脹系數(shù)測試；采用PBD．02平板導(dǎo)熱儀根據(jù)YBfr 4130．2005按照水流量平板法測試試樣的導(dǎo)熱系數(shù)；對部分燒后試樣進(jìn)行XRD、SEM分析。
圖1所示為含鈦渣的／JnA．量對試樣熱處理后線變化率的影響。由圖l可以看出，隨著含鈦渣加入量的 增加，經(jīng)1000*Cx3 h熱處理后的試樣的線變化率相差不大，都存在0．2％左右的收縮。但經(jīng)1500"Cx3 h 熱處理后的試樣的線變化率則相差較大，隨著含鈦渣加入量的增加而收縮增大，主要是因為含鈦渣的加 入促進(jìn)了材料的燒結(jié)，加入量愈大收縮愈大。但含鈦渣的加入量由10％增加到15％后，試樣的線變化率 變化趨緩，可能由于鈦酸鋁的大量形成，其膨脹抵消了部分的燒結(jié)收縮。
圖2所示為音鈦渣加入量對試樣顯氣孔牢、體積密度的影響。由圖可以看出．在熱處理后，試樣的 顯氣孔率和體積密度隨者含鈦渣的增加而呈現(xiàn)明顯的變化規(guī)律。試樣的顯氣孔率隨含鈦渣的增加而下 降，體積密度隨著含鈦渣的增加而上升。添加了古鈦渣的試樣相比空白樣而占，其顯氣孔牢有明顯的下 降，體積密度顯著增加．尤其是在1500℃的高溫處理后．舍釷渣試樣和空白樣的顯氣孔率和體積密度差 異明顯，這與上部分對試樣的線盤化率的影響分析相對應(yīng)。隨著熱處理溫度的升高，試樣的顯氣孔率減 小，體積密度相應(yīng)增大，明顯是含鈦渣的促燒原因。
圖3所示為含鈦渣的加入量對試樣熱處理后冷態(tài)抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度的影響。由圖可出看出，含鈦 渣的加入明顯提高了試樣的擾折及耐壓強(qiáng)度．且隨著熱處理溫度的提高．試樣的抗折及耐壓強(qiáng)度均有提 升。這是由丁空白樣純度高．燒結(jié)性較弱；而試樣A、B、C均添加了臺釷渣，燒結(jié)較好．促進(jìn)了強(qiáng)度的 略微提升。
圖4所示為含鈦渣添加量對試樣抗熱震性和1000℃時熱導(dǎo)率的影響。由圖可以看出，含鈦渣的加入 明顯提高了試樣的抗熱震性，降低了試樣的熱導(dǎo)率，且隨著含鈦渣加入量的增加熱震次數(shù)呈上升趨勢、 熱導(dǎo)率呈下降趨勢。但隨著含鈦渣加入量增加，試樣的抗熱震性和熱導(dǎo)率改善趨緩，這可能是由于試樣 中雖有大量鈦酸鋁形成且量逐步增大，但試樣由于燒結(jié)好而致密化導(dǎo)致了未現(xiàn)明顯改善趨勢。
采用含二氧化鈦工業(yè)渣替代部分剛玉細(xì)粉，能促進(jìn)材料的中高溫?zé)Y(jié)性，對降低材料的顯氣孔率和 提高材料的強(qiáng)度有一定貢獻(xiàn)，不影響線圈膠泥的基本性能，且由于形成了良好的鈦酸鋁，有利于顯著提 高材料的抗熱震性和保溫性能。
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