奥镁利用球壳尖晶石技术开发高性能水泥窑用耐火砖
长期以来,能否同时承受严苛的机械应力和热应力一直是水泥回转窑耐火砖发展的一大挑战。通过增加弹性添加剂来改善耐火砖的柔韧性会导致氧化铝含量的增加,然而,随着氧化铝含量的增加,会对耐火砖的耐火度和抗熟料侵蚀性能产生负面影响。因此,镁尖晶石砖的开发,需要综合考虑柔韧性和高温性能时。这是因为增加尖晶石添加量可以提高柔韧性,但是不可避免地导致热性能降低。奥镁公司(RHI Mangnesita)利用球壳尖晶石(Spinospheres)技术开发出性能优异水泥窑用镁尖晶石耐火砖。与传统的镁铝尖晶石(MA尖晶石)相比,新技术将氧化铝含量降低了70%,但不会降低耐火砖结构的韧性。这使得开发的新型镁尖晶石砖产品具有优异的特性,一方面具有优异的柔韧性和抗热震性(TSR);另一方面具有优异的高温性能,新开发的镁尖晶石砖的理化性能如表1所示。
表1 新开发的耐火砖与传统砖对比
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T1 |
T2 |
T3(新产品) |
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尖晶石类型 |
MA尖晶石 |
MA尖晶石 |
球壳尖晶石 |
|
尖晶石加入量(w)/% |
5.0 |
15.0 |
15.0 |
|
w(MgO)/% |
94.9 |
87.9 |
95.3 |
|
w(Al2O3)/% |
3.3 |
10.5 |
3.0 |
|
高温抗折强度/MPa |
4.3 |
1.3 |
4.4 |
|
荷重软化温度/℃ |
T0 |
1685 |
1538 |
1676 |
T0.5 |
>1700 |
>1700 |
>1700 |
含15%球壳尖晶石,3%Al2O3的新产品(T3)动态弹性模量与Al2O3含量为10.5%、MA尖晶石含量为15%的产品T2相似,比T1(含有5%尖晶石、3.3%Al2O3)产品下降了100%;此外,柔韧性、裂纹扩展行为与T2相似,柔韧性比T1好,裂纹扩展更慢;而且高温性能(荷重软化温度、高温抗折强度、抗侵蚀性等)与含5%尖晶石相当。
因此,采用球壳尖晶石技术可以使镁铝尖晶石砖中的Al2O3下降至3%左右,且性能与Al2O3含量10%~12%的普通镁铝尖晶石砖相似。
日本Isolite隔热制品公司开发出具有更高使用温度的纤维隔热毡
日本Isolite隔热制品公司开发出具有更高使用温度的BSSR系列碱土硅酸盐纤维隔热毡,性能见表1。纤维的直径越大,所制备隔热毡的使用温度越高,但是抗拉强度有小幅度的下降,且BSSR1400在高温下的导热系数略有增大。
表1 BSSR纤维隔热毡的性能对比
性能 |
BSSR1200 |
BSSR1300 |
BSSR1400 |
|
最高使用温度/℃ |
1 200 |
1 300 |
1 400 |
|
体积密度/(g·cm-3) |
0.128 |
0.128 |
0.128 |
|
>212 μm渣球含量(w)/% |
8 |
6 |
16 |
|
平均纤维直径/μm |
2.8 |
3.3 |
4.3 |
|
纤维真密度/(g·cm-3) |
2.6 |
2.4 |
2.4 |
|
抗拉强度/kPa |
120 |
110 |
90 |
|
线收缩率/% |
1200 ℃ 24 h |
2.6 |
2.7 |
1.9 |
1300 ℃ 24 h |
20.9 |
3.3 |
1.9 |
|
1400 ℃ 24 h |
- |
9.5 |
2.8 |
|
导热系数*/W·m-1·K-1 (*计算值) |
200 ℃ |
0.05 |
- |
- |
600 ℃ |
0.18 |
0.14 |
0.19 |
|
1000 ℃ |
- |
0.35 |
0.44 |
|
化学组成(w)/% |
SiO2 |
73 |
77 |
77 |
CaO+MgO |
22 |
20 |
19 |
|
其他 |
5 |
3 |
4 |