熱風爐用耐火泥漿的研發(fā)(編輯修改稿)
2025-06-12 06:44 本頁面
【文章內容簡介】 熱式熱風爐主是使用耐高溫換熱器為核心部件，此部件不能使用金屬材質換熱器，只能使用耐高溫陶瓷換熱器，燃氣在燃燒室內充分燃燒，燃燒后的熱空氣，經過換熱器，把熱量換給新鮮的冷空氣，可使新鮮空氣溫度達到1000℃以上。 熱風爐窯爐內的氣氛 現(xiàn)代熱風爐一般采用高爐煤氣加焦爐煤氣作燃料[5]。主要成份高爐煤氣為煉鐵過程中產生的副產品，主要成分為：CO，CO2,，NHCH4等，其中可燃成分CO含量約占25%左右，HCH4的含量很少，CO2，N2的含量分別占15%，55%，熱值僅為3500KJ/m3左右。焦爐煤氣，又稱焦爐氣。是指用幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦爐中經過高溫干餾后，在產出焦炭和焦油產品的同時所產生的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產品[6]。焦爐氣是混合物，其產率和組成因煉焦用煤質量和焦化過程條件不同而有所差別，一般每噸干煤可生產焦爐氣300~350m3（標準狀態(tài)）。其主要成分為氫氣（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外還含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不飽和烴（2%~4%）、二氧化碳（%~3%)、氧氣(%~%)、氮氣(3%~7%)。其中氫氣、甲烷、一氧化碳、C2以上不飽和烴為可燃組分，二氧化碳、氮氣、氧氣為不可燃組分。 作為耐火材料首先要耐高溫，溫度應該不低于1580℃。同時作為窯爐的構成部分，力學性能要達到要求，要具備較高的高溫抗折強度，在高溫下熱應力線性膨脹系數要小，才能保證材料的使用壽命[7]。此次研發(fā)主要是為熱風爐蓄熱室和燃燒室提供材料，所以對于蓄熱室格子磚的要求要有較好的高溫體積穩(wěn)定性、耐侵蝕性和抗蠕變性能。對于燃燒室要求有優(yōu)越的高溫體積穩(wěn)定性較強的耐化學侵蝕和耐氣流沖刷的能力。目前我國高爐熱風爐高溫區(qū)用磚大多采用剛玉質耐火材料，同硅磚相比剛玉質耐材具有容量大、價格低，對耐火材料生產廠而言其經濟效益顯著。所以低蠕變高鋁質磚成為全國各個耐火材料廠竟相研制開發(fā)的目標。由于現(xiàn)在不定形耐火材料的發(fā)展，研究剛玉質耐火泥漿不論是從材料性能上還是從施工的方式上都有一定的優(yōu)越性。采用具有高的熱導性和電絕緣性、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和抵抗還原劑作用的能力的剛玉作為耐火骨料，采用廣西粘土作為細粉，用磷酸類結合劑，同時增加纖維素增加耐火泥漿的粘稠程度以促進其凝結[8]。這樣既可以提供具有較強力學性能的耐火材料，又能夠縮減施工時間，降低成本。山東耐火材料有限公司為熱風爐研發(fā)的剛玉耐火泥漿的物理化學要求和原料粒度要求(見下表）。 表11 熱風爐用耐火材料物理化學指標和原料粒度要求材料名稱剛玉泥漿化學成分單位平均值單個保證值典型值保證值XminXmaxAl2O3% 77 Fe2O3% Na2O+K2O% ≤ SiO2% 體積密度g/cm179。 ≥ 粘結抗折強度110℃24hN/mm178?！ ? 1000℃3hN/mm178?！ ? 粒度分析 mm%76 69～91 %87 81～95 mm%100 95～100使用部位：熱風爐蓄熱室、燃燒室第二章 實驗過程本次試樣的原料骨料為三門峽棕剛玉，粉料為廣西粘土，結合劑為磷酸類，三聚磷酸鈉作為外加劑，液體磷酸二氫鋁和磷酸作為結合劑。分別配制剛玉耐火泥漿，并且檢測試樣的粘結時間和抗彎折強度。為了提高試樣的粘結時間，另外加入纖維素作為外加劑來增加其粘稠程度。表21 三門峽棕剛玉主要性能指標Al2O3%Fe2O3%氣孔率%體積密度g/cm3吸水率%棕剛玉主要在其中作為耐火材料的骨料，耐火骨料主要分為粗骨料和細骨料。一般顆粒尺寸大于5mm的稱為粗骨料。，所以為細骨料。 表22 廣西粘土主要化學成分Al2O3%Fe2O3%SiO2%TiO2% 廣西粘土由于具有良好的分散性、可塑性和燒結性等性能，是制造耐火磚的優(yōu)良結合劑，也是近年來不定形耐火材料使用最廣泛的一種結合劑。 廣西粘土作為一種結合粘土，其硬化機理是利用陽離子置換特性，改變ξ電位，就能使粘土發(fā)生絮凝和硬化[9]。粘土結合耐火澆注料加水攪拌后，可以認為形成了粘土水泥水系統(tǒng)。由于含鈉的電解質的分散作用，使粘土顆粒帶有正電荷且被分散，具有良好的流動性，凝結硬化時，首先水泥促凝集發(fā)生水化作用，形成CA和C3S等礦物的水化物,這樣所含的Ca2+方能釋放出來。其次，根據陽離子置換順序可知，Ca2+可置換粘土顆粒表面所帶的Na+，從而使粘土耐火澆注料發(fā)生了凝結硬化[10]。同時由于結合粘土的存在，也能促進鋁酸鹽水泥中的CA和C3S等水化礦物的水化速度，使其凝膠作用有所加強。綜上所發(fā)生的物理化學變化，就是粘土耐火澆注料的硬化機理。 三聚磷酸鈉分子式Na5P3O10 ，三聚磷酸鈉（Na5P3O10）含量 ≥ %、鐵含量（Fe）≤ % ，主要是作為軟水劑[11]，在耐火材料中除了做結合劑外，主要做外加劑，如分散劑或減水劑。本配方中三聚磷酸鈉主要是作為分散劑來使用[12]。 液體磷酸二氫鋁分子式Al(H2PO4)3 、五氧化二磷（P2O5）33%、氧化鋁(Al2O3)17%、氧化鐵(Fe2O3) ≤ %。其物理性能是易溶于水，在常溫上固化，液體和固化學結合力強，耐高溫、抗震動、抗剝落、耐高溫氣流沖刷。并具有良好的紅線吸收能力和絕緣性。 磷酸分為正磷酸(H3PO4)焦磷酸(H4P2O7)和偏磷酸(HPO3)3種。最穩(wěn)定的是正磷酸，簡稱磷酸。主要用途是金屬表面處理劑[13]，磷酸鹽原料制品，有機反應催化劑，耐火材料添加劑，木質原料制造活性炭的活化劑等[14]。它能與氧化物形成較強的結合而生成化合物，也可能有聚合作用，因此是不定形耐火材料的優(yōu)良結合劑。 纖維素為化學原料，是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及一般有機溶劑。主要作用是增加泥漿的粘稠程度，減少粘結時間。本次試驗主要
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