成带用镁铁铝尖晶石砖的研制与应用

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1、万方数据2011．No．1枷渗删刚T一1一回转窑烧成带用镁铁铝尖晶石砖的研制与应用陈俊红1，封吉圣2，朱波3，赵兵3，封立杰3(1．北京科技大学材料科学与工程学院．北京100083；2．山东圣川陶瓷材料有限公司，山东淄博255138；3．淄博市鲁中耐火材料有限公司，山东淄博255138)摘要：以新理论、新工艺合成出了结晶完好、质地均匀的铁铝尖晶石．并以合成的铁铝尖晶石为原料制备了铁铁铝尖晶石砖。大量应用结果表明，研制的镁铁铝尖晶石砖具有窑皮形成迅速、稳定、导热率小及使用寿命长等优点，总体性能超过了镁铬砖，满足了大型回

2、转窑烧成带的无铬化要求。关键词：水泥；铁铝尖晶石；镁铁铝尖晶石砖；回转窑烧成带；无铬化Abstr戢t：Thehercynite诵tllgoodcrystalli船tionandunifomtexturew聃8ynthesizedb∞edonnewtlleory明dproce88，andtllemagnesia—hercynitebrickw船prepa肥dwithhercynite腿raw眦terials．The印plic砒ion陀8ultsshowedthatthekilncoatingfo唧edmpidlyand

3、8tabilitywhenu8ingmagne8ia—hercynitebrick．Themagnesia—hercynitebrickhadlowtlIe瑚alconductivityandlong∞rvicelifb，肌ditsoveraUperfb舢ncew酗betterthanmagnesia—chromebrick．Themagnesia—he比ynitebrickcould昭tis母tlleclIIDmefhe弛quirementofbuming∞neoflarge—scalemtarykiln．1【ey

4、wo兀k：cement；hercynite；magne8ia—hercynitebrick；bumingzoneofmtarykiln；chromefheFir缸au山or，saddr嘲：schoolofMaterial8science舳dEn舀neering，Unive飓ityofScienceandTechnologyBe币ng，Beijing100083，Chi眦中图分类号：7IⅪ172．622．9文献标识码：A文章编号：1002—9877(2011)0l珈0l—03O引言六价铬是一种毒性很强的重金属污染物，水

5、泥中的六价铬主要来源于回转窑烧成带的镁铬耐火材料，且残砖中的六价铬也会污染环境，因此世界上很多国家和地区已禁止将镁铬砖用于回转窑烧成带。国外主要采用白云石砖、镁铝尖晶石砖、镁锆砖和镁铁铝尖晶石砖等替代镁铬砖。但是白云石砖由于其中的游离氧化钙极易水化而很难得到应用；镁铝尖晶石砖由于镁铝尖晶石在高温下同物料反应生成的液相黏度低，窑皮附着性差，尽管可以采用TiOz、Zm：等改善其挂窑皮性，但效果并不理想；镁锆砖则是在镁质材料中加入氧化锆或锆英石提高抗侵蚀性和抗剥落性，但导热系数太高，挂窑皮性能并不十分出色。上述材料在总体使

6、用性能方面都不及镁铬砖。为此，奥镁公司提出在烧成带使用镁铁铝尖晶石材料，并且是目前世界上唯一拥有电熔法生产铁铝尖晶石(FeO·A1203)技术和以该电熔原料生产镁铁铝尖晶石砖的公司川。该公司生产的镁铁铝尖晶石砖虽然挂窑皮性能出色，但其导热系数较高，使用过程中容易导致简体热疲劳而变形，因此并未得到大规模推广应用。为降低镁铁铝砖的导热系数，避开国外专利壁垒，北京科技大学与鲁中耐火材料有限公司自2003年3月正式启动了镁铁铝尖晶石砖的研制：[作。2009年研制的镁铁铝尖晶石砖开始在回转窑烧成带应用，取得了较好的成绩。l铁铝

7、尖晶石的提出及合成工艺1．1铁铝尖晶石的提出镁铬砖中的铬和铁有利于窑皮的形成。但是高温条件下，镁铬砖中的Fe“不稳定，向Fe2+转变；温度降低时，Fe“又变回Fe“，产生体积变化，所以，尽管镁铬材料的高温性能非常出色，挂窑皮性也很好，但是，在回转窑频繁的停窑过程中，常出现结构疏松、强度降低，或断砖剥落等现象，这是镁铬砖最致命的弱点。为使无铬的镁质材料具有良好的窑皮形成能力，铁的保留是非常必要的，但关键是控制铁的价态为Fe“，避免其在2价和3价之间频繁变化。亚铁化合物中能够在低温下稳定存在的，目前可用于耐火材料的仅有铁

8、铝尖晶石，由此，铁铝尖晶石即成为镁铁铝尖晶石砖中Fe、Al元素的引入来源。但是如何稳定控制铁的价态为Fe“，进而合成铁铝尖晶石，是镁铁铝尖晶石砖研制的关键，也是奥镁公司独家拥有专利多年和国内外诸多企业一直未能取得突破的原因。P．M．Botta闭、刘会林13J、张君博14l等人都曾用烧结法合成铁铝尖晶石，但均存在其他组分，不是纯净的铁铝尖晶石，原