第16期
铝酸钙水泥类型对直接还原铁用低水泥和中水泥浇注料性能的影响
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期号 : 2011 年, 第16期
内容简介

    印度的直接还原铁(DRI)厂主要使用回转窑(一般使用低水泥浇注料),这些窑使用煤作燃料,最高使用温度为1 100~1 200 ℃。尽管窑内温度不高,但是,内衬上形成的附着物阻碍料的运动,最终导致窑停止运行。附着物是由含有高碱性物质的低品位煤渗透到耐火材料内壁形成的。具有较低气孔率且表面光滑均匀的内衬能够抵抗附着物的形成。因此,直接还原铁回转窑浇注料需要具有低气孔率、高力学强度以及优异的耐磨性,还需要具有适当的流动性以及快速形成强度的能力。凯诺斯公司的研究人员采用三种水泥Secar 68V、Secar71以及印度当地生产的水泥(作为参考样)研究水泥类型对浇注料(低水泥和中水泥)的施工性能以及烧后性能的影响。
    本试验所用的三种水泥:Secar 68V(w(Al2O3)=66.8%、w(CaO)=31.0%),SECAR71(w(Al2O3)=69.2%、w(CaO)=29.9%)以及参考样水泥(w(Al2O3)=72.9%、w(CaO)=25.8%)的比表面积分别为4 300、3 900以及3 800 cm2·g-1。试验所用浇注料的组成如表1所示,与低水泥浇注料相比,中水泥浇注料中的水泥含量增加5%。三种铝酸钙水泥分别加入到每种浇注料中,试样分别记为LC68V、LC 71以及LC LC或MC 68V、MC 71以及MC LC。使用底部直径100 mm,上部直径70 mm,高50 mm的流动锥,根据ASTM C230标准测试浇注料的流动值和流动衰减。在30 ℃下,测试浇注料的硬化性和放热曲线。耐压强度采用40 mm×40 mm×160 mm的试样,试验前养护24 h,然后在110 ℃干燥24 h。干燥后的试样分别在800和1 200 ℃热处理3 h。耐磨性采用英国标准 1902 1A部分,首先浇注成25 mm×50 mm×75 mm的测试板,干燥后经1 200 ℃ 5 h烧成。用流动的SiC颗粒冲刷烧成后的测试板。试验后根据质量、密度损失以及修正因子计算磨损指数。
表1 试验用浇注料的配料组成(w)/%


原料

LCC

MCC

中国矾土

3~5 mm

17

17

1~3 mm

27

27

0~1 mm

30

30

≤0.074 mm

16

11

Elkem951 U

5

5

铝酸钙水泥

5

10

六偏磷酸钠

0.1

0.1

三聚磷酸钠

0.1

0.1

柠檬酸

0.02

0.03

    含有SECAR68V和SECAR71的低(和中)水泥浇注料需水量几乎相同,且比含对比水泥的浇注料低。中水泥浇注料含有较多的缓凝剂,但是其流动衰减比低水泥浇注料的大。与含Secar68V的浇注料相比,含有Secar71的浇注料动衰减比较大,硬化比较快。
    低水泥浇注料随着温度的升高,常温耐压强度增大,然而,含MC68V和MC71的中水泥浇注料在110 ℃处理后常温耐压强度最大,800 ℃处理后次之,1 200 ℃处理后最小,含对比水泥中水泥浇注料的常温耐压强度从110 ℃到1 200 ℃变化不大。
    6 h养护后,含有Secar68V和Secar71的低(或中)水泥浇注料明显比含参考样的低水泥浇注料的常温耐压强度高。然而,含有SECAR71浇注料6 h后的常温耐压强度比含有SECAR 68V的更高。6 h养护后的体积密度随水泥含量和类型变化不是很大。
    110℃干燥和800 ℃烧后,中水泥浇注料的常温耐压强度明显比低水泥浇注料的高,且含Secar68V和Secar71的浇注料比含参考样水泥的浇注料的常温耐压强度大,1 200 ℃烧后,水泥含量以及类型对试样的常温耐压强度影响不是很大。110℃干燥后,与低水泥浇注料相比,中水泥浇注料的体积密度较大和显气孔率较低。800和1 200 ℃烧后,含Secar68V和Secar71的中水泥浇注料的显气孔率比低水泥浇注料的低。
    1 200 ℃ 5 h热处理后的磨损指数显示,中水泥浇注料的耐磨性比低水泥浇注料的好。含有Secar68 V水泥的浇注料的耐磨性比含Secar71水泥浇注料的高,含对比水泥的浇注料的耐磨性最差。
    总之,虽然中水泥浇注料中的水泥含量高,但是需水量较少,强度较高,耐磨性较好。当热处理温度从110 ℃升高到1 200 ℃时,中水泥浇注料的强度逐渐降低,但所有温度下处理后的强度都比低水泥浇注料的高。

(编译自《8th Indian International Refractories Congress Proceeding》2010年)

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