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适合用于冶炼钒钛磁铁矿的高炉耐火砖

添加时间:2020年9月8日  浏览次数:

冶炼钒钛磁铁矿的高炉炉缸、炉底部位受到的侵蚀较普通铁矿石轻。其寿命相对较长。原因是:钒钛磁铁矿易形成钒钛保护渣,对炉缸用耐火砖起到了很好的保护作用。一般认为其作用机理是:钒钛型的矿石在高温下TiO:被还原为TiC、TiN或Ti(C、N)等高熔点的化合物,这些高熔点的化合物沿耐火制品的表面气孔渗透到制品里面,沉积下来,堵塞了气孔。形成了一层良好的保护层,因此达到很好的护炉效果。为了探讨适宜于冶炼钒钛矿石的高炉用耐材的需求,以进一步提高高炉寿命.通过试验来评定不同材质的耐火砖抵抗钒钛渣性能的优劣.为高炉炉缸、炉底用耐材的选择提供可靠的依据。

1 实验

1.1钒钛高炉渣的化学成分:取高炉下渣,测量化学成分见表1:

1.2实验用耐材样品指标

选用生产的高炉用耐材系列的九种材质进行实验。其理化指标测量结果见表2

1.3实验过程

将上述九种材质切割成100mm×l00mm×65mm的方块。中心部位钻孔φ55mm×40mm,孔底用钻头扫平。把试块和渣样分别在110℃温度下,烘干2小时,准确测量孔径和深度尺寸,然后装人100g钒钛渣样。在规定的三种温度条件下:1450℃,保温3小时:1500℃保温3小时;1550℃。保温3小时,进行实验。每种材质在每种温度条件下各制各两块试样,以验证结果的一致性。将装有渣样的试块装人电炉中。上、下两层,中间用l0mm厚的刚玉条支起。快速升温至规定的温度,保温3小时。冷却后,沿孔中心切割。观察断面的侵蚀情况。并进行数据测量。

2结果分析

2.1致密粘土砖、超致密粘土砖

由于粘土质耐火材料,其组成中含有较高的玻璃相,在1450℃、1500℃、1550℃的高温下二者均出现高粘度的玻璃相,而且气孔率低,结构致密,尤其是超致密粘土砖,结构更趋致密,配方设计科学合理,基质中莫来石形成针状的致密网络结构,渣液无法通过高粘度的玻璃相而渗透到气孔中。只有跟界面材料的化学反应和基质的溶解等造成材料的蚀损。因而出现只有侵蚀无渗透且界面分明的结果。

2.2复合碳化硅砖

该材质的显气孔率较低,结构致密。SiC的开始氧化温度约为820℃,约1100℃时,氧化速度加快,从而在其颗粒表面形成致密的SiO2保护层。复合碳化硅砖在制砖烧成和电炉实验中,由于存在上述反应形成的SiO2保护层堵塞了气孔,渣液无法渗透到制品中,只有跟材料界面化学反应,造成该材料的侵蚀。

2.3 AL2O3—C砖:

仅有轻微的侵蚀现象,主要得益于AL2O3—C砖的显气孔率特别低(4.3%)和碳素材料的侵润性差,抗渣抗碱性能好的缘故。但由于石墨材料易于氧化,本实验出现6~7mm的氧化层,造成结构松动,强度低。同时由于AL2O3—C砖抗铁水熔蚀能力差,而且石墨的存在使得挂渣层难以与本体牢固地粘附在一块,护炉作用难以发挥,因此AL2O3—C材料并不被看好。

2.4高铝砖

本实验在1450℃和1500℃保温3小时的条件下,高铝砖表现出较好的抗侵蚀性和渗透性,但在1550℃。保温3小时的条件下。其抗蚀性和渗透性大大恶化。这可能与高温下钛跟不同的矿物相反应量大,造成基质溶解,孔洞大,结构松散以及高温下形成的钛的碳、氮化合物量少,保护效果差等因素有关。改性高铝砖侵蚀和渗透比较严重,主要是渣与材料剧烈的化学反应,形成钛铁矿钛酸铝,钙长石等低熔点的矿物逐渐溶解所致。

2.5刚玉莫来石砖

在三种温度条件下表现出较好的抗侵蚀性。但存在渗透现象。主要是刚玉料纯度高,刚玉晶体发育良好。具有良好的抗渣性。但由于制品的气孔率相对较高,渣液容易沿气孔渗透到制品里面。因而出现渗透现象。同时渣液中含有较多的杂质离子与基质中的莫来石发生反应,使得莫来石相被溶解,生成含钾、钠的钙长石低熔物,因而存在一定程度的侵蚀。

2.6复合莫来石砖

开发的该项产品,由于具有十分致密的结构,显 气孔率低,同时使用了添加物。对提高渣性和抗渗透性起到了很好的作用。

2.7刚玉砖

由于刚玉材料的纯度高,晶体发育好,因而具有很好的抗侵蚀性,但由于该制品的气孔率相对较高,结构不致密高温下渣液容易钻入气孔中,出现渗透严重的结果,实验也证实了这一点。因此刚玉砖不适宜于在冶炼钒钛矿石的高炉上使用。

3 冶炼钒钛磁铁矿的高炉炉缸。炉底的选材分析:

根据现场实际情况。冶炼矾钛磁铁矿的高炉炉底部位。实际温度在1420℃左右,炉缸的渣液面温度在1550℃左右或更高一点,通过实验可以看出,选用粘土砖作炉底用砖仍是可取的,粘土砖只存在侵蚀现象,进一步提高材料的纯度和致密程度对提高抗蚀性是非常有利的。超致密粘土砖在1450℃,3h的条件下,最大侵蚀速率仅0.8mm/h,渗 透速率为0而高铝砖在该温度条件下同样为0.8mm/h,而渗透速率为2.0mm/h,因而超致密粘土砖作为炉底材料具有很强的优势。炉缸部位渣液温度高达1550℃以上,刚玉莫来石砖、复合莫来石砖、复合碳化硅砖都具有较好的抗侵蚀性和渗透性。刚玉莫石砖价格昂贵,抗渣性能并不比复合莫来石砖优越;高铝砖在1550℃静态的条件下,侵蚀和渗透现象相当严重刚玉砖由于气孔率高,结构不致密,渗透现象严重;AL2O3—C砖抗蚀性良好,但由于存在氧化现象,制品的结构遭到破坏,强度低。抗渣性差,护炉效果差,也不可取。

 

关键词:耐火砖   高炉   
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