MgO-MA-Al材料MgO致密层的形成及其抗渣性

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2021.01.004

耐火材料 ›› 2021, Vol. 55 ›› Issue (1): 17-20.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2021.01.004

MgO-MA-Al材料MgO致密层的形成及其抗渣性

高耸(), 王晓雨, 张举, 穆元冬, 叶国田()

河南省高温功能材料重点实验室郑州大学材料科学与工程学院河南郑州 450001

收稿日期:2020-06-21 出版日期:2021-02-15 发布日期:2021-02-15
通讯作者: 叶国田,男,1958年生,教授。E-mail: gtyezzu@qq.com
作者简介:高耸:男,1985年生,博士研究生。E-mail: gsong1314@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(5157244);国家自然科学基金资助项目(U1604252)

Formation of MgO dense layer and slag resistance of MgO-MA-Al materials

Gao Song(), Wang Xiaoyu, Zhang Ju, Mu Yuandong, Ye Guotian()

Henan Key Laboratory of High Temperature Functional Ceramics,School of Materials Science and Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,Henan,China

Received:2020-06-21 Online:2021-02-15 Published:2021-02-15
Contact: Ye Guotian

摘要/Abstract

摘要：

以电熔镁砂、电熔尖晶石和金属铝为原料,酚醛树脂为结合剂,制成MgO-MA和含有5%(w)金属Al的MgO-MA-Al试样。在110 ℃干燥24 h后,一部分试样在密闭匣钵中于1 600 ℃保温5 h热处理,分析其物相组成和显微结构;另一部分试样于氮气气氛1 600 ℃保温5 h进行抗钢渣试验。结果表明:1)在密闭匣钵于1 600 ℃保温5 h热处理过程中,含有5%(w)金属Al的MgO-MA-Al试样因强还原性单质Al的存在促进了MgO向Mg(g)转化,从而促进MgO致密层的形成。2)在氮气气氛1 600 ℃保温5 h进行抗渣试验的过程中,同样会发生试样外层致密化的过程。这使试样的抗渣渗透性和抗渣侵蚀性得到提高。

关键词: MgO-MA-Al复合材料, MgO致密层, 氧分压, 抗渣性

Abstract:

MgO-MA samples and MgO-MA-Al samples containing 5 mass% metal Al were prepared using fused magnesia,fused spinel and aluminum as raw materials and phenolic resin as the binder.After drying at 110 ℃ for 24 h,some samples were heat treated in a closed sagger at 1 600 ℃ for 5 h to analyze their phase composition and microstructure;the other samples were tested for slag resistance at 1 600 ℃ in nitrogen atmosphere for 5 h.The results show that (1)a MgO dense layer is formed on the MgO-MA-Al sample containing 5 mass% Al since the strong reducing Al promotes the transformation of MgO to Mg gas during the heat treatment in the closed sagger at 1 600 ℃ for 5 h under nitrogen atmosphere;(2)in the process of the slag resistance test at 1 600 ℃ for 5 h in nitrogen atmosphere,the outer layer of the sample is also densified,which improves the slag penetration resistance and the slag corrosion resistance of the samples.

Key words: magnesia-spinel-aluminum composite, magnesia dense layer, oxygen partial pressure, slag resistance

中图分类号:

TQ175

高耸, 王晓雨, 张举, 穆元冬, 叶国田. MgO-MA-Al材料MgO致密层的形成及其抗渣性[J]. 耐火材料, 2021, 55(1): 17-20.

Gao Song, Wang Xiaoyu, Zhang Ju, Mu Yuandong, Ye Guotian. Formation of MgO dense layer and slag resistance of MgO-MA-Al materials[J]. Refractories, 2021, 55(1): 17-20.

图/表 8

表1 主要原料的化学组成

Table 1 Chemical composition of main raw materials

原料	w/%
原料	MgO	Al₂O₃	SiO₂	CaO	Al
电熔镁砂	97.54		0.60	0.35
电熔镁铝尖晶石粉	23.36	73.26	0.21
Al粉					99.2

表2 试验配方

Table 2 Experimental formulation

原料		w/%
原料		试样M0	试样M5
电熔镁砂	5~3 mm	10	10
	3~1 mm	35	35
	≤1 mm	20	20
	≤0.074 mm	20	15
电熔镁铝尖晶石粉	≤0.045 mm	15	15
Al粉	≤0.045 mm	0	5
酚醛树脂(外加)		1	1

图1 在密闭匣钵中于1 600 ℃保温5 h热处理后试样M0和M5的剖面照片

Fig.1 Section images of M0 and M5 after heat treatment in closed sagger at 1 600 ℃ for 5 h

图2 试样M5表面白色絮状物质的XRD图谱

Fig.2 XRD pattern of white floccule on surface of M5

图3 在密闭匣钵中于1 600 ℃保温5 h热处理后试样M5内部和外部的XRD图谱及其局部放大

Fig.3 XRD patterns of M5(inner and surface) after heat treatment in closed sagger at 1 600 ℃ for 5 h and local magnification patterns

图4 在密闭匣钵中于1 600 ℃保温5 h热处理后试样M0和M5的SEM照片

Fig.4 SEM images of M0 and M5 after heat treatment in closed sagger at 1 600 ℃ for 5 h

表3 图4中各微区的EDS分析结果

Table 3 EDS results of micro-regions in Fig.4

区域	x/%
区域	Mg	Al	O	N
1	54.36	1.37	44.27	—
2	16.28	25.46	58.26	—
3	8.46	34.82	22.13	34.59

图5 在氮气气氛中于1 600 ℃保温5 h进行抗渣试验后试样M0和M5的剖面照片2.3 分析讨论

Fig.5 Cross section images of M0 and M5 after slag resistance test at 1 600 ℃ for 5 h under nitrogen atmosphere

参考文献 9

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MgO-MA-Al材料MgO致密层的形成及其抗渣性

Formation of MgO dense layer and slag resistance of MgO-MA-Al materials

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