高温煅烧矾土基均质熟料对材料结构与性能影响的研究

发布时间：2020-08-20 18:36

【摘要】：近几年来,随着我国耐火材料行业的发展,矾土基均质料已经成为高铝质耐火材料制品的主要原料。目前市场上的矾土基均质料在其原料来源、成分以及制备工艺等方面有较多的不同;而且现在工厂在生产矾土基均质料时大多只注重成分的均匀,却忽略了其显微结构上的不均匀,这就造成了矾土基均质料在其性能上的不稳定;同时,在矾土基均质料的应用推广、特性的研究以及其结构与性能的关系等方面缺乏更加深入的研究。因此,本工作通过对矾土基均质熟料进行再次高温煅烧,研究其对材料的结构与性能及其之间关系的影响,希望能够为今后矾土基均质料的推广与应用提供一定的借鉴作用。本工作通过对矾土基均质熟料进行高温煅烧,研究其对矾土基均质熟料的体积密度、显气孔率、热膨胀性、抗热震性、相组成和显微结构的影响;然后分别以未经高温煅烧的和经不同煅烧制度煅烧后的矾土基均质熟料为主要原料,配以棕刚玉和广西白泥,按照Al_2O_3含量的递增设计配方,制成基质试样,烧成后测试比较其性能的变化;最后分别以未经高温煅烧的和经不同煅烧制度煅烧后的矾土基均质熟料为颗粒,以其上述对应基质为细粉,制成试样,烧成后,对其性能进行测试,分析其相组成,观察其显微结构,从而探究矾土基均质熟料的高温煅烧对材料结构与性能的影响。实验得出以下结果:(1)通过对矾土基均质熟料进行不同煅烧温度保温不同时间的高温煅烧,煅烧后矾土基均质熟料颗粒的体积密度增加,显气孔率下降;矾土基均质熟料颗粒主要由莫来石相和刚玉相组成;未经高温煅烧的矾土基均质熟料有较多玻璃相,经高温煅烧后,玻璃相消失,莫来石晶体发育更为良好。(2)高温煅烧矾土基均质熟料对基质性能的影响:Al_2O_3含量较高的试样,体积密度较大,显气孔率较小;与以高温煅烧后的矾土基均质熟料为原料的基质试样相比,以未经高温煅烧的矾土基均质熟料为原料的基质试样结构较为致密;热震前后基质试样的弹性模量均随着Al_2O_3含量的升高而升高。(3)高温煅烧矾土基均质熟料对材料结构与性能的影响:随着基质中Al_2O_3含量的增多,试样的体积密度变大,显气孔率降低;基质中Al_2O_3含量较多的试样,其常温抗折强度和常温耐压强度较大,高温抗折强度较大,抗热震性较为良好;随着对矾土基均质熟料的煅烧温度的提高,试样的体积密度降低,显气孔率升高,常温抗折强度和常温耐压强度降低。从显微结构上来看,以未经高温煅烧的矾土基均质熟料为主要原料的试样,其颗粒与基质之间的相界面处形成了不同形式的搭桥结构。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ175.1
【图文】：

高铝矾土,熟料,相组成,Al2O3含量

其关系可由图1.1 表示。图 1.1 高铝矾土（DK 型）熟料的相组成Fig. 1.1 Phase composition of high alumina bauxite (DK) clinker从图中可以看出，当 Al2O3含量小于 70％时，莫来石相的含量随着 Al2O3含量的增加而增加、刚玉的含量随之下降；当 Al2O3含量大于 70％时，莫来石的含量随着 Al2O3含量的增加而下降、刚玉含量则随之增加。我国各级矾土的莫来石及刚玉含量如表 1.3 所示[15]。

生产工艺流程,矾土基,矾土,合成原料

1 文献综述料的均化提纯技术水平，研究发展出新型优质的合成原料[39]。钟香崇院士[2]曾经提出：在我国耐火材料行业中，要加快研究开发有中国的优质合成原料（均质料、改性料和转型料），特别是矾土基均质料。矾土质料是将矾土原料通过一定的均化工艺和适当的高温煅烧，使其达到成分均匀、结构与性能上的稳定。目前国内外生产矾土基均质料的制备工艺有干法和湿法两种制备工艺[4具体制备工艺流程如图 1.2 所示。

显微结构,莫来石,相组成,真比重

1 文献综述表 1.7 矾土基均质料的相组成和物理性能Table 1.7 Phase content and physical properties of bauxite based homogeneous grogs编号烧结温度（℃）相组成体积密度（g/cm3）显气孔率（%）真比重（g/cm3）耐压强度（Mpa）荷重软化温度（℃）HBG60 1650 莫来石 2.73 3.13 2.93 145 1530HBG70 1700 莫来石 2.84 2.35 3.08 165 1605HBG80 1550 刚玉-莫来石 3.08 3.01 3.43 130 -HBG90 1550 刚玉 3.45 2.51 3.81 205 1445HBG90 是由发育良好的刚玉晶体组成的骨架结构，其抗冲刷性能和抗侵蚀性能较为良好；与 HBG90 不同，HBG70 的显微结构是由发育良好的莫来石晶体连接而成的交叉网络结构，其抗热震性和高温力学性能良好。其具体显微结构如图 1.3 所示。

【参考文献】