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耐材行业超高温窑炉用耐火材料介绍

时间:2017-12-04 15:43 作者:艾米点击:

耐火行业用高纯原料的烧结和高技术氧化物系耐火制品的烧成都在超高温炉窑中完成。由于耐火工业使用的超高温炉窑种类很多,不可能一一介绍,下面仅就高纯镁砂烧结的超高温竖炉和高技术氧化物系耐火制品烧成的超高温隧道窑用耐火材料的情况作些简单说明。

耐材行业超高温窑炉用耐火材料介绍

1、超高温竖窑用耐火材料

高纯度、低气孔率、粗晶粒镁砂是生产特种镁质耐火材料的原料。为了促进方镁石晶粒长大,以前采用添加少量(小于0.5%)的Cr203、Fe203、Zr02以及Ti、V、Mn、Al、Cu和稀土元素的氧化物和盐类的方法。虽然这些物质促进MgO致密化和晶粒长大的机理不相同,但它们都是利用加速扩散的方法实现的。正是这种原因,它们也就降低了材料的热化学稳定性,尤其是当作用在晶界熔体形成上(如Fe203等)时更是如此。这说明,如果不想降低镁质耐火材料的热化学稳定性,就应当避免向其内部添加其他外来物质。

在不添加外来物质的情况下,其技术措施则是采用5000℃预处理氢氧化镁或900℃预处理菱镁矿,然后处理活性MgO物料(细磨),在成球/压块前加人或者不加惰性MgO晶种,再经高压压球/压坯,后于超高温炉窑中烧结,制取特种镁砂。

上述这些技术措施都能减少阻止结晶作用的气孔率,改进致密度,在没有烧结促进剂的条件下,同样可导致方镁石晶粒长大。

如果死烧在回转窑内进行,那么即便达到上限温度(1900-2000℃),并且延长在内的时间,以增大锻烧强度,倘若无特殊措施,也只能获得晶粒直径大约为50-120um的镁砂。如果需要获得晶粒更大的镁砂,那就需要采用竖窑作为制取大晶粒烧结镁砂的死烧窑炉(如图7-1所示)。竖窑的死烧温度在无富氧条件下也能达到2100~2300℃,这可使低铁烧结镁砂的平均方镁石晶粒直径达到200um以上。

显然,生产上述镁砂的超高温竖窑烧结带内衬的耐火材料应满足:
(1)对高纯度镁砂无污染;

(2)能够适应2100-2300℃的操作条件。

因此,应选择超高纯的特种镁砖砌筑烧成带。这种镁砖通常选用纯度为99%的MgO、体积密度不小于3.40g/cm3的粗晶粒镁砂为原料生产,其性能指标为MgO为98%~99%,体积密度为3.0g/cm3的Pa小于等于17%,T0大于等于1800℃。其他部位(预热带和冷却带)则选用MgO含量为97.5%~98%的高纯镁砖砌筑。

2、超高温隧道窑烧成带用耐火材料

烧成优质碱性氧化物系耐火制品,如高纯电熔再结合Mg0-Cr203砖、Si02小于1%的直接结合MgO-Cr2O3特种高纯镁砖等时,都需要在超高温(1800-2000℃)隧道窑内完成。

这类超高温隧道窑内衬需要采用多种不同类别和等级的耐火制品综合砌筑。由于各段带的温度要求不一样,所以使用耐火制品的物理、化学指标有很大差别。例如Bickey公司年生产10000tMgO-Cr203砖使用的超高温隧道窑则采用18种不同类型和不同等级的耐火制品。表7-1列出了该隧道窑筑衬耐火制品的技术指标。上述隧道窑的烧成温度为1900℃,所以烧成带拱顶工作衬采用电熔刚玉砖(再结合,B.D=3.41g/cm3),窑壁工作衬则采用Nucon80MgO-Cr203砖,预热带、紧接烧成带的一段和冷却带窑顶采用Nucon60Mg0-Cr203砖筑衬(包括对应的窑壁工作衬)。烧成带双层拱撑壁用莫来石砖砌筑,其他部位根据工作条件分别采用不同类型的高铝砖、黏土砖和隔热砖砌筑。

我国烧成优质碱性砖的超高温(1800-2000℃)隧道窑烧成带内衬拱顶一般采用电熔半再结合MgO-Cr2O3砖和高纯镁砖(MgO>98%,SiO2<l%)按斑马结构砌筑。由于前者在1800℃重烧线变化PLC=+0.1%~+0.3%(膨胀),而后者1800℃重烧线变化PLC=-0.1%~-0.3%(收缩),当采用这两种砖按斑马结构砌筑时,可取长补短,互相调剂余缺,提高拱顶砌筑体的体积稳定性。

不过,上述超高隧道窑烧成带拱顶砌筑的半再结合MgO-Cr203砖,由于Cr2O3长期处于超温操作条件下,发生氧化-还原反应,导致砖体膨胀,而成为拱顶损坏的原因。为了解决上述问题,王诚训曾经建议,采用低铬半再结合MgO-Cr203砖砌筑超高温隧道窑烧成带整个拱顶,从而延长了使用寿命,取得较好的经济效果。表7-2列出了两种半再结合MgO-Cr2O3砖的主要理化指标。

由此可见,高质量氧化系耐火制品的烧成所采用的超高温窑炉烧成带主要采用刚玉质耐火制品、高纯MgO-Cr2O3砖(再结合、半再结合和直接结合)以及高纯镁砖砌筑,而其他各段带,根据温度条件选用多种类型和等级的耐火材料进行综合筑衬。



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