李嘉怡, 刘阳桥, 常启兵, 顾雅洁, 孙盛睿孙科, 常星岚, 奚爽

2022, (6): 461-466. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.001

为了利用粉煤灰制备高性能的堇青石陶瓷,以电厂粉煤灰(d₅₀=4.03 μm)、滑石(≤2.6 μm)、α-氧化铝(≤5 μm)及纳米氧化镁(≤0.1 μm)为原料,经1 100~1 350 ℃热处理制备了粉煤灰基堇青石陶瓷试样。研究了分别添加质量分数0、0.5%、1%和1.5%的氟锆酸钾对粉煤灰基堇青石陶瓷的物相转变、物理性能以及显微结构的影响。结果显示,当烧成温度为1 300 ℃,氟锆酸钾的添加量(w)从0增加至0.5%时,粉煤灰基堇青石陶瓷试样的体积密度由1.82 g·cm^-3提高至2.02 g·cm^-3,耐压强度由342 MPa增加至511 MPa,室温到800 ℃ 的平均热膨胀系数由3.12×10^-6℃^-1降低至2.48×10^-6℃^-1。氟锆酸钾促进物相转变及改善烧结性能的原因在于氟锆酸钾生成锆英石的反应促进了镁铝尖晶石的生成及其向堇青石的转化;分解过程中生成的氟化氢气体与部分固相反应,提高了煅烧过程中高温熔体的流动性,促进了材料的液相烧结。

纳米CaCO₃加入量对刚玉质弥散型透气砖性能的影响

苏玉庆, 朱业宁, 郁柏松, 席子建, 魏军从涂军波, 张厚兴, 王义龙

2022, (6): 467-471. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.002

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为改善刚玉质弥散型透气砖的性能,以粒度分别为1~0.15、≤0.15 mm的板状刚玉为骨料,以≤0.044 mm的板状刚玉、d₅₀=0.6 μm的α-Al₂O₃微粉为基质,以Secar 71水泥为结合剂,加入不同量的纳米CaCO₃,浇注成型后分别经1 200 ℃保温4 h 、1 600 ℃保温4 h热处理,得到弥散型透气砖试样。研究纳米CaCO₃加入量(外加质量分数分别为0、0.5%、1%、1.5%、2%)对浇注料的流动性、弥散型透气砖性能和显微结构的影响。结果表明:1)在加水量一定的情况下,刚玉质浇注料的流动值随纳米CaCO₃外加量的增加而下降;2)随着纳米CaCO₃外加量的增加,经不同温度保温4 h烧后试样的体积密度下降,显气孔率、常温强度、高温抗折强度均升高,透气性能无明显变化;3)经1 600 ℃保温4 h烧后试样的常温物理性能明显优于经1 200 ℃保温4 h烧后试样的;4)纳米CaCO₃外加量(w)为1.5%时,试样的综合性能较优。

窑炉烟气中NO₂吸附材料性能研究

刘伟, 崔杏辉, 高正霞, 陶梦雅, 锁东, 田世帅, 马成良

2022, (6): 472-476. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.003

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为实现间歇式窑炉烟气中氮氧化物(NO_x)通过干法吸附达标排放,以石灰石和石英为原料制备了钙硅质无机吸附剂;以均苯三甲酸(H₃BTC)和三水合硝酸铜(Cu(NO₃)₂·3H₂O)为原料,采用溶剂热法合成并分别在120、200 ℃真空中干燥纯化得到1^#Cu-BTC和3^#Cu-BTC试样,采用水热法合成并在空气中干燥纯化得到2^#Cu-BTC试样(金属有机骨架MOFs材料1,3,5-均苯三羧酸铜)。然后对两类材料进行了NO₂吸附测试,通过N₂物理吸附-脱附、SEM、XRD和热重分析探究了吸附材料的比表面积和孔体积大小、NO₂的吸附性能、物相组成、显微结构和热稳定性。结果表明:1)Cu-BTC试样比钙硅质吸附剂吸附容量大,其中溶剂热法合成、在200 ℃真空中干燥纯化得到的3^#Cu-BTC试样比表面积和孔体积最大,对NO₂的吸附容量也最大,钙硅质材料的吸附容量较小。2)钙硅质吸附剂的热稳定性优于Cu-BTC试样的,整个过程的质量总损失低于Cu-BTC试样的。2^#Cu-BTC试样的热稳定性优于其他两种Cu-BTC试样的,Cu-BTC试样至少在150 ℃以上金属Cu的活性位点才可以暴露出来。

硝酸铁负载方式对氮化制备Si₃N₄复合MgO-C材料的影响

陈洋, 邓承继, 丁军, 余超, 娄晓明

2022, (6): 477-480. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.004

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为了探明催化剂负载方式对氮化制备Si₃N₄复合MgO-C耐火材料力学性能的影响,以电熔镁砂、鳞片石墨、硅粉、酚醛树脂为主要原料,以硝酸铁为催化剂,经1 350 ℃氮化制备了Si₃N₄复合MgO-C耐火材料,研究了不同催化剂载体(硅粉、硅粉+酚醛树脂)对MgO-C耐火材料中Si₃N₄的形成和材料性能的影响。结果表明:采用硅粉+酚醛树脂为催化剂载体,会促进α-Si₃N₄参与反应生成β-Si₃N₄和MgSiN₂,并提高SiC生成量,但这种负载方式会导致试样内部产生较多气体而逸出,材料结构变得疏松,降低了材料的力学性能;相同条件下硅粉负载催化剂氮化制备MgO-C耐火材料显示出更高的致密度和力学性能。

板状刚玉骨料气孔结构及性能分析

吴佩, 韩兵强, 魏佳炜, 王惠君

2022, (6): 481-484. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.005

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为了研究板状刚玉骨料性能与其气孔结构之间的关系,选取市场上两种3~5 mm板状刚玉骨料A和B为研究对象,进行了化学组成、物相组成、显微结构和物理性能分析,同时采用X射线断层扫描(CT)技术对板状刚玉骨料的三维结构和气孔孔径分布进行了表征。结果表明:两种板状刚玉骨料的化学组成相近,晶粒尺寸均为20~100 μm;除筒压强度外,两种板状刚玉骨料的其他物理性能无明显区别;板状刚玉骨料B较板状刚玉骨料A的平均气孔尺寸小,大尺寸气孔数量少,气孔分布均匀;结合显微结构和CT结果,平均气孔尺寸和大尺寸气孔数量是影响其强度的主要因素:气孔尺寸越大,大尺寸气孔数量越多,板状刚玉骨料的强度越低。

SiO₂微粉对铝镁质喷补料基质流变行为的影响

刘梦玄, 聂建华, 李洪波, 王勇进, 梁永和, 蔡曼菲

2022, (6): 485-488. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.006

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以烧结板状刚玉、α-Al₂O₃微粉、水泥、电熔镁砂为原料制备铝镁质喷补料,加入质量分数分别为0、0.5%、1%、1.5%和2%的SiO₂微粉,探究其加入量对铝镁质喷补料常温性能及喷补料浆料(基质)的流变行为的影响。结果表明:1)铝镁质喷补料浆料的流变行为符合De-Kee流体方程,SiO₂微粉的加入降低了浆料的线性黏弹区范围;当SiO₂加入量为0.5%(w)时,流动状态下的浆料具有最低的屈服应力与黏度值,此时浆料具有最佳的泵送性能;在凝胶状态下,随着SiO₂微粉加入量增加,凝胶体储能模量G′增大,浆料弹性增大;2)在铝镁质喷补料中引入适量的SiO₂微粉可以改善浆料的流变行为,提高其流动性能及施工后致密化程度。

TiO₂添加量对Al₂O₃-SiC-C质炮泥性能的影响

鞠茂奇, 梁永和, 聂建华, 蔡曼菲, 郭梦真

2022, (6): 489-494. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.007

摘要 ( ) PDF (2671KB)( )

为了提高Al₂O₃-SiC-C质炮泥的性能,研究了TiO₂添加量(质量分数分别为0、1%、2%、3%、4%)对Al₂O₃-SiC-C质炮泥热处理后烧后线变化、致密度、常温强度、抗氧化性和抗渣性等性能的影响。结果表明:1)在1 100 ℃保温3 h热处理后,试样均发生收缩,其线收缩率随TiO₂的增多而增大;试样的致密度和常温强度也均随TiO₂的增多而增大。2)在1 450 ℃保温3 h热处理后,由于试样中莫来石的生成伴随体积膨胀,试样均发生膨胀,其线膨胀率随TiO₂的增多而增大;试样的致密度随TiO₂的增多而减小;试样的常温强度随TiO₂的增多呈先增大后减小的变化趋势,在TiO₂添加量为3%(w)时达到最大。3)添加TiO₂后,炮泥的抗氧化性和抗渣侵蚀性均略有改善。

BN微粉加入量对Si₃N₄-BN复合材料高温抗氧化性的影响

牛世程, 吴吉光, 梁鹏鹏, 相宇博, 郑翰, 卜相娟, 罗天

2022, (6): 495-498. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.008

摘要 ( ) PDF (2275KB)( )

为探究BN微粉加入量对Si₃N₄-BN复合材料高温抗氧化性的影响,以Si粉、Si₃N₄粉、h-BN微粉为主要原料,采用反应烧结技术制备了BN微粉加入量(w)分别为0、12%、26%、41%的Si₃N₄-BN复合材料。在1 200 ℃、静态空气气氛下进行2~20 h的氧化试验,检测了试样氧化前后的显气孔率、常温抗折强度、常温耐压强度,并进行XRD和SEM分析。结果表明:当BN微粉加入量为41%(w)时,反应烧结Si₃N₄-BN试样的抗氧化性能最优,显著优于反应烧结Si₃N₄试样;氧化产物形成的含B玻璃相在试样表面形成的致密保护层是复合材料具有优良抗氧化性能的关键因素。

富铝尖晶石微粉对刚玉-尖晶石浇注料关键使用性能的影响

肖雄, 魏耀武, 周辉, 颜林, 陈志强, 邵长波

2022, (6): 499-504. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.009

摘要 ( ) PDF (2686KB)( )

为研究不同氧化铝含量的富铝尖晶石微粉对刚玉-尖晶石浇注料关键使用性能的影响,以粒度为6~3、3~1和≤1 mm的板状刚玉颗粒和≤1 mm的尖晶石颗粒为骨料,以≤0.074 mm的板状刚玉细粉、≤0.032 mm的尖晶石细粉、d₉₀=10.0 μm的活性α-Al₂O₃微粉和不同氧化铝含量的镁铝尖晶石微粉为细粉,Secar 71水泥为结合剂,按骨料与粉料质量比为66.5∶33.5进行配料,制备了刚玉-尖晶石浇注料。研究了不同氧化铝含量的富铝尖晶石微粉加入量为7%(w)时,对刚玉-尖晶石浇注料显微结构和关键使用性能的影响。结果表明:1)添加富铝尖晶石微粉有利于提高浇注料的高温抗折强度、抗热震性和抗渣性,且其可在渣-浇注料反应界面形成数量多且分布均匀的六铝酸钙,阻碍了钢包精炼渣在浇注料中的渗透。2)当富铝尖晶石微粉中氧化铝含量为90%(w)时,所制备的浇注料试样抗渣渗透能力较强。

耐火材料专利技术发展特点分析

王杰曾

2022, (6): 505-510. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.010

摘要 ( ) PDF (1305KB)( )

使用R语言+Excel,综合运用数据清洗、数据合并、数据透视、文本分析、关联分析、专家分析等操作,对从中国知网下载的公开时间从2019年初至2021年底、主分类号为C04B35以下12个子项的4 410项专利,重点为其中17家典型单位的958项专利进行了分析。从专利类别、国别和申请人、热点词、所服务行业及技术特征等角度进行了解读。发现:1)中国已成为推动耐火材料技术发展的主力军;2)中科院等高温陶瓷技术提供者、武汉科技大学等耐火材料全面应用技术提供者、北京利尔等钢铁等行业用耐火材料专业技术提供者成为中国耐火材料及高温陶瓷发展的主要引领者;3)耐火材料技术正在通过科学大融合、技术集成及技术与市场大结合等方式突破瓶颈、升级换代。

河南省耐火材料行业大气污染物排放现状及治理措施研究

张爱勤, 王号召, 曹霞, 邓华翔, 庞龙, 曹佳慧

2022, (6): 511-514. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.011

摘要 ( ) PDF (927KB)( )

通过对河南省1 400余家耐火材料企业的调研,从企业大气污染物排放量、污染物排放浓度在线监测与检测情况等方面分析了河南省耐火材料行业大气污染物排放现状,并对使用不同类型炉窑的耐火材料企业的污染治理工艺进行汇总和分析;根据调研结果探讨了目前河南省耐火材料企业在大气污染物防治方面存在的问题,并提出了相应的污染治理措施,为促进河南省耐火材料工业污染减排、制订相关污染物排放标准提供借鉴和思路。

氮化硅结合碳化硅砖在竖罐炼锌炉上的应用

许海洋, 曹会彦, 郑翰, 龚剑锋, 石会营李杰, 杨奎, 朱冲

2022, (6): 515-518. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.012

摘要 ( ) PDF (2521KB)( )

介绍了氮化硅结合碳化硅砖在东岭锌业竖罐炼锌炉上替代黏土结合碳化硅砖服役过程中面临的问题、采取的措施以及取得的效果,并对比研究了服役20个月后两种砖的损毁情况。结果表明:1)与黏土结合碳化硅相比,氮化硅结合碳化硅拥有更高的热导率,在服役时高温区温控降低约30 ℃。2)氮化硅结合碳化硅的抗侵蚀性强于黏土结合碳化硅的,服役20个月后高温区域残砖厚度比黏土结合碳化硅的大40~50 mm。3)氮化硅结合碳化硅砖在服役过程中由于热应力得不到充分释放会不断产生漏点及长裂纹。通过调整打悬矿时的温度制度,可以在一定程度上解决该问题;后期如果能开发出更高效的漏点喷补技术,有望提高氮化硅结合碳化硅砖的使用寿命。

生活垃圾焚烧飞灰和CaO对耐火材料的侵蚀研究

夏旻, 汪琴琴

2022, (6): 519-522. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.013

摘要 ( ) PDF (1578KB)( )

对比研究了飞灰高温熔融炉用典型耐火材料(刚玉-莫来石砖、铬刚玉砖和高铬砖)在1 400 ℃时对生活垃圾焚烧飞灰和纯CaO的抗侵蚀性和抗渗透性。结果表明:1)高铬砖对飞灰和CaO的抗侵蚀性和抗渗透性最好,铬刚玉砖的次之,刚玉-莫来石砖的最差;2)经飞灰和CaO侵蚀后的试验砖中都生成了硅铝酸钙、铝酸钙及硅酸钙等成分,但是飞灰的侵蚀更为严重,因为飞灰中的氯与试验砖中的Al₂O₃反应生成AlCl₃、Al₂Cl₆和NaAlCl₄等气相物质,致使Al₂O₃含量减少;3)在飞灰熔融过程中,各试验砖同时受高氯、高碱侵蚀。

硅溶胶改性多层石墨烯的润湿性研究

郁柏松, 朱业宁, 李炀哲, 苏玉庆, 魏军从, 涂军波, 王义龙

2022, (6): 523-526. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.014

摘要 ( ) PDF (2297KB)( )

为扩展多层石墨烯在水基体系中的应用,采用硅溶胶真空浸渍并在埋碳气氛下分别于300、500、700 ℃保温3 h,制备得到改性多层石墨烯。研究了不同热处理温度下改性石墨烯的物相组成、显微结构和润湿性。结果表明:经硅溶胶真空浸渍及埋碳热处理后,改性多层石墨烯润湿性提高;最佳热处理温度为300 ℃,热处理后改性多层石墨烯的润湿角为64.7°。

大废钢比生产模式下钢包耐火材料的侵蚀及影响分析

肖同达, 李慕耘, 孔勇江, 胡波, 徐国涛

2022, (6): 527-529. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.015

摘要 ( ) PDF (909KB)( )

概括了在大废钢比生产模式下生产工艺的变化对钢包耐火材料使用效果的影响,分析了钢包渣线砖、壁砖及供气砖的侵蚀原因及影响因素变化,指出了钢包加热比例增加是耐火材料使用异常的主要原因,并通过采取钢包壁砖局部加厚、定期维护修补、改进耐火材料质量、优化操作工艺及维护方式等措施来满足炼钢工艺变化的需求。

天然菱镁矿对转炉环保型水基镁质修补料性能的影响

戴晨晨, 聂波华, 张万普, 黄宇, 卢杨, 赫丽杰

2022, (6): 530-534. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.016

摘要 ( ) PDF (994KB)( )

为进一步提高转炉环保型水基镁质修补料的各项性能,在加入不同粒度(5~3、3~1、≤1和≤0.088 mm)的93%(w)的电熔镁砂、5%(w)的SiO₂微粉、2%(w)的九水偏硅酸钠、外加0.15%(w)的高效减水剂SD-80的配方基础上,分别以≤0.088 mm的辽南地区优质天然菱镁矿粉(质量分数分别为:0、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%)等量代替≤0.088 mm的电熔镁砂细粉,研究了天然菱镁矿加入量对修补料流动性、体积密度及显气孔率、力学性能、抗渣性能的影响。结果表明:1)天然菱镁矿粉的引入,对环保型水基镁质修补料的流动性及经110 ℃干燥24 h处理后的试样体积密度、显气孔率的影响不明显;2)试样经1 500 ℃保温3 h热处理后,其体积密度、常温强度、高温抗折强度、抗渣性等性能指标具有显著的提升,且当天然菱镁矿粉加入量为4%~5%(w)时,上述性能达到最佳;3)经应用试验验证,天然菱镁矿粉加入量为5%(w)时,环保型水基镁质修补料使用寿命较高、烧结时间最短,在相同冶炼条件下,较传统“黑料”寿命提高100%,烧结时间缩短70%,是最理想的技术方案。

钒铁渣的胶凝性能及全钒铁渣浇注料的研制

郝建璋, 曾冠武

2022, (6): 535-538. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.017

摘要 ( ) PDF (1258KB)( )

将钒铁渣经破碎球磨制成比表面积分别为324、359、406、448 m²·kg^-1的微粉,比较了它们与铝酸钙水泥CA-70的胶凝性能,发现比表面积为406 m²·kg^-1的钒铁渣微粉的胶凝性能与铝酸钙水泥CA-70的相当甚至更优。在此基础上,研制了无水泥的全钒铁渣浇注料,主要研究了比表面积为406 m²·kg^-1的钒铁渣微粉加入量对全钒铁渣浇注料性能的影响,并在高炉渣沟、下渣口流嘴、铁水罐开展了现场应用试验。结果发现:加入25%(w)钒铁渣微粉制备的全钒铁渣浇注料的各项性能均优于现场使用的高铝浇注料的,研制的全钒铁渣浇注料在现场应用试验中取得了良好的应用效果。

尖晶石微粉对铝镁质干式捣打料性能的影响

姜广森, 聂建华, 李洪波, 梁永和, 蔡曼菲

2022, (6): 539-542. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.018

摘要 ( ) PDF (1963KB)( )

为获得力学性能优良且膨胀适宜的铝镁质干式捣打料,以电熔白刚玉(5～3、3～1、≤1和≤0.074 mm)和电熔镁砂(≤1和≤0.074 mm)为主要原料制备铝镁质干式捣打料试样,研究了不同尖晶石微粉(MA90、MA70、MA66和MA60)对试样性能和显微结构的影响。结果表明:1)加入尖晶石微粉能够有效减少原位尖晶石生成过程中的膨胀,提高试样的力学性能;且加入MA90的效果优于其他种类的尖晶石。2)经1 600 ℃保温 3 h 热处理后,加入MA90的铝镁质干式捣打料试样的膨胀程度显著降低,结构更为致密,常温耐压强度大幅提升。

工业窑炉用红外辐射涂层的研究进展

武奇, 王光阳, 孙义燃, 王雪晴桑绍柏, 王庆虎, 李亚伟

2022, (6): 543-547. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.019

摘要 ( ) PDF (950KB)( )

辐射传热是决定高温窑炉热效率的主导因素,高发射率红外辐射涂层通过强化辐射传热,可实现工业窑炉的节能。主要介绍了工业窑炉用红外辐射涂层的节能机制和涂覆方法,综述了红外辐射涂层的相关研究进展,分析了现阶段红外辐射涂层应用过程中存在的问题,并对未来的发展前景进行了展望。

烧结助剂对Si₃N₄陶瓷导热性能影响的研究现状

郭红丽, 姚灿, 程本军, 顾强

2022, (6): 548-552. doi：10.3969/j.issn.1001-1935.2022.06.020

摘要 ( ) PDF (960KB)( )

综述了一元烧结助剂、二元烧结助剂和三元烧结助剂对Si₃N₄陶瓷导热性能的影响。通过综合分析可知:烧结助剂的引入可降低Si₃N₄陶瓷的烧结温度,提高Si₃N₄陶瓷的致密度;也可降低Si₃N₄陶瓷中玻璃相和氧含量,从而使Si₃N₄晶粒长大,使晶粒接触更加紧密。进而有效改善Si₃N₄陶瓷的导热性能。其中,二元烧结助剂对Si₃N₄陶瓷导热性能影响最大,通过适量调整烧结助剂的含量或烧结助剂间的比例可得到热导率较高的Si₃N₄陶瓷。

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