煅烧制度对合成轻质微孔莫来石骨料性能的影响

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1、万方数据煅烧制度对合成轻质微孔莫来石骨料性能的影响山国强周宁生(河南科技大学高温材料研究院，洛阳471003)摘要：各类工业窑炉和热工设备的隔热保温是节能的重要方面。使用轻质耐火材料是实现节能的有效方法。开发和应用高性能轻质不定形耐火材料对实现节能意义重大。研制具有优良隔热性能的耐火骨料对开发高性能轻质浇注料有重要作用。以工业氧化铝、硅石粉为主要原料，采用加入可燃物的方法制备莫来石轻质合成料。根据坯体耕的DsC—TG和大试样热重分析设置了不同的煅烧制度，比较了两种煅烧制度：一为单调升温，然后保温；另一为在高低两个温度分段保温。研究了两种煅烧制

2、度对合成轻质微孔莫来石骨料莫来石化率及体积密度、气孔率性能的影响。结果表明，无烟煤约在600℃烧失，坯体料自1200℃开始发生莫来石化反应，试样经1350℃×6h热处理后的孔径分布3—7斗m左右，莫来石转化率60％。关键词：热处理制度；莫采石；无烟煤提高窑炉的工作效率和降低热耗及减轻自身重量的莺要措施之一就是采用轻质耐火材料代替重质耐火材料构筑窑炉衬⋯，要求隔热耐火材料的使用温度越来越高。而传统的轻质合成料存在杂质高、气孔大、隔热效果欠佳、使用温度低(<1200℃)的不足，人工合成原料如氧化铝纤维，氧化铝空心球等其使用温度通常高于1500℃，

3、主要使用如氧化铝、氧化锆这类高纯氧化物的电熔喷吹空心球作为骨料。这类材料具有使用温度高，隔热性好等优点，但价格昂贵，强度低，很难广泛使用。因而有必要开发使用温度在1200—1500℃、强度高、导热系数尽量低，气孔率高且气孔多为封闭球形，纯度高，高温下收缩小，强度高的高性能轻质骨料旧。j。本文采用烧烬可燃物法并通过采取湿法工艺，控制可燃物粉体达到微米级、不同的煅烧制度来探讨对微孔莫来石合成料莫来石转化率及部分性能的影响。l试验1．1原料试验以工业氧化铝、硅石粉为主要原料，外加无烟煤，以黄糊精为结合剂，另外加少量分散剂。试验基本配方如表1所示。其

4、中工业氧化铝的相组成为70％一80％为-y—A1203，5％一lO％为a一舢203，5％一10％为三水铝石。表l试验原料配方l似％)工业氧化铝硅石粉无烟煤黄糊精分散剂72284O．81．2试验过程将原料放在共磨机中以料：球：水重量比l：l：1湿法共磨，转速为300rpm。研磨时间为24h，将共磨后的物料在直径为30mm高为50mm的圆柱形模具中成型。成型试在110℃干燥箱中烘干24h。然后进行热处理。试样在空气中自然干燥48h后脱模。把工业氧化铝配好的混合料进行了DSC—TG和大试样热重分析，以此判定无烟煤的烧失温度和莫来石化的开始温度。为进

5、而制定合理的热处理制度提供依据。表2单调式升温方式作者简介：山国强(1982一)，男，硕士研究生，主要从事耐火材料的研究万方数据表3非单调式升温方式比较了两种煅烧制度对莫来石转化率的影响：一为单调升温，然后保温；另一为在高低两个温度分段保温。如表2、表3。按相关标准检测了烧后试样的体积密度、显气孔率。2试验结果与讨论烈燃烧所致，对应的TG曲线上质量迅速减少。1200℃以后有放热峰出现，由于检测的温度有限，右半部未能显现出来。这是莫来石化的开始，同时通过X衍射分析证实了这个推断，见表4。然而，对应的TG曲线上有增重，其原因不明，或许为坯料中混入

6、的机械铁氧化增重所致。表4不同热处理制度下合成料各物相的半定量分析／mass％煅烧温度俚一^J203O—A1203石英方石英莫来石2．1升温方式的确定本工作是采用加入可燃物的方式来形成微孔的。所用的起始物料会在受热过程中发生相变和固相反应。为了探明可燃物烧失的温度范围和反应生成莫来石的温度范围，为制定合适的等煅烧温度和保温时间提供依据，有必要探明坯料受热后的热行为，为此采用DSC—TG手段对坯料的热行为进行检测。图1为测定结果。0．5O．O-0．5誊一1．o昌一1．5—2．0—2．5—3．0图l莫来石合成料的DSC一’rG曲线由图1可见，在2

7、50℃左右DSC线上有一吸热谷，系由工业氧化铝中含有的氢氧化铝分解所致，对应的TG曲线上质量也是有所减少的。在600℃左右出现大的放热峰，系加入的可燃物剧(a)600℃不保温‘lJ—＼一0＼”⋯＼l·。。．500喜划营一1．0(b)600弋：保温图2奠来石合成料的热重曲线由于DsC—TG分析的测鼙用料鼍大多≤100mg，并且要磨成细粉。这种实验方法很难代表混合料实际的情况，且缺乏均匀性和代表性，从动力学上也不能反映浇注料加热过程的实际变化情况。目前对于尺寸和质量大的试样，只能通过试样加热前后质量的变化来表征总的反应情况。用整体的样块大试样加热

8、更接近真实。大试样热重仪对烘干后的的试样进行热重分析，测定室温至1400℃过程中重量的变化，结果如图2(a)27万方数据所示。由图可知，在连续加热不保温的情况下，质