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红柱石在耐火材料中的作用

【摘要】:
为增强不定形耐火材料高温体积稳定性,常引入红柱石等原料,利用其高温相变产生膨胀抵消材料收缩,其效取决于红柱石杂质、使用温度和粒度。有研究表明:在焦宝石基浇注料中引入不同量的红柱石,试样抗热震性能随加入量增加而改善,强度随加入量增加而增大,但加入量过多会对强度产生负面影响。

红柱石又名菊花石,空晶石主要成分为Al2O3.SiO2Al2SiO5,其中含Al2O361.47%;SiO238.27%。斜方晶系,晶型呈柱状,常为放射状集合体。似盛开的菊花故俗称菊花石。有时红柱石晶体内含碳质包体,并呈对角线排列呈一个暗色十字,故又称空晶石。

 

颜色为褐色、红色、深肉红色,有时为白色。玻璃光泽。断口次贝壳状。条痕为白色。硬度较大6.5~7.5。密度是蓝晶石类矿物中最小为3.1~3.2g/cm3。加热过程中能转化为莫来石和二氧化硅混合物,其转化温度为1350~1530℃。膨胀系数为4%~5.4%。在热力学反应中稳定在低温低压区。一般在酸中不溶解。

 

由于具有较好的体积稳定性,可直接制成红柱石不烧砖,用于鱼雷式水罐车内衬和热风炉钢包内衬。也还可制作不定型耐火材料,如耐火胶泥、喷射料等。此外还可冶炼高轻度合金、高温铝硅酸盐绝缘体等。在冶金工业上一般要求其Al2O359%,Fe2O33%TiO20.5%,温度1350℃,膨胀系数2

 

为增强不定形耐火材料高温体积稳定性,常引入红柱石等原料,利用其高温相变产生膨胀抵消材料收缩,其效取决于红柱石杂质、使用温度和粒度。有研究表明:在焦宝石基浇注料中引入不同量的红柱石,试样抗热震性能随加入量增加而改善,强度随加入量增加而增大,但加入量过多会对强度产生负面影响。

 

以红柱石为原料制备的烧成耐火转具有体积稳定、荷重软化点高、抗蠕变性好、抗热震性高,抗CO侵蚀性更高及热导率低等特点;有专家以电煅无烟煤、鳞片石墨、棕刚玉粉、红柱石粉和Si粉作为原料,以液态热固性酚醛树脂为结合剂,制备了高炉炭砖,结果表明:炭砖气孔孔径分布受红柱石的分解和SiC生成量共同影响。其提高微孔化得机理是:引入的红柱石在1300℃开始原位分解可提高微孔化,同时红柱石有利于SiC晶须数量增多,促进了炭砖微孔化。

 

随着高炉的大型化,铁水及渣的冲刷力,磨损增加,尤其是主沟的工作条件日益苛刻,寿命降低,为了改变这一现象,在生产的铁钩料中使用了红柱石,利用红柱石的特性来提高铁钩主沟浇注料的性能。在生产中根据不同的使用要求,添加不同粒度(0~1mm 0.074mm)的红柱石铁钩浇注料,有利于降低建筑料的显气孔率,提高常温耐压强度,改善浇注料的热震稳定性。红柱石的品质约优良,其效果与高温性能越优越。

 

使用添加红柱石的铁钩浇注料,在250m3高炉单出铁口一次性通铁量达8万吨至12万吨,中间经过喷补与套浇修补,使用寿命可达150万吨以上,降低了生产成本。使用机理主要利用红柱石在高温分解时,能产生一定数量莫来石和液相,生成的莫来石有助于浇注料热震稳定性与荷重软化温度的提高,而产生的这些液相不仅能够促进烧结使基质与骨料紧密结合,还可封闭气孔,降低制品的显气孔率,提高浇注料的耐压强度等特性。

 

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