贵州高铝矾土熟料的煅烧及特性.pdf

四川 冶金 -6 7-贵州高铝矾土熟料的煅烧及特性 四】1 l 省宜宾 地区 耐戈 材料厂 圭 互至 T&7 71 L 【摘要】利 用贵 州特衄 高铝矾 土在回特窖 内，经1 6 2 0 1 5 高温煅烧，可获得 A1 2 O 3 含量 8 7 3 ，体积 密度3 2 o g c m。，主要 矿物 为刚玉、英 采石，玻璃 相 的高密度铝矾土熟料。其渡烧特 性和 工 艺操 作与其 它产地 铝矾 土煅烧有所 区别，除 R O指标较 高外，其 它指标 可达 到和超过 南美。l ffi 高 回 转 窖型 ，燕 叁 墨 堕 盟 牧 戈 要矿物 为一水铝 石，其外观 因产地不 同有少 l 慧辩嘏烧 许差别，太多为灰色、灰褐色、白灰色，问 1 I原料 有粉白等颜色J表面较粗糙，断面结构较为 贵州高铝矾土，拟 定为D-K 型。主 均匀，其化学组成如表l。衰 1 贵 州 矗铝矾土 屎事I 产地化学 组成(wt )构 碱 S i 02 AJ 2 00 F e z Oe Ti 0：Ca O M K O 贵 州S H 1 4 6 4 2 7 o 7 8 2 o 8 0 3 8 0 o 1 7 o 0 4 贵 州QY 1 4 2 3 2 3 7 7 5 1 1 5 6 4 o o o 2 0 o 0 8 贵 州Z Y 1 4 3 3 1 5 2 7 8 5 8 1 6 4 3 5 4 o 2 2 o 0 8 贵 州YY i 4 2 0 2 9 7 8 1 7 o 6 0 3 3 8 o 2 0 o 1 o 贵州 QZ 1 4 3 9 2 1 2 8 3 8 1 0 2 3 7 6 o 1 l o 0 4 1 2原料制备 由矿 山运入 加工 场地的铝矾土块 矿，均 不 同程 度混有一 定数 量的杂质，须经检选 和 冲洗工序，以保证原料的纯度。采用颚 式破 碎机破碎 为 8 5 0 mm的 块 度，以保证熟 料在 煅烧时理化反应 完全。I 3熟料煅烧 高 铝矾土熟料 的煅烧，用同转窑较为理 想。其窑体与水平 面 有 3。5 6 0 的倾 斜 度，并在低速下旋转，煤粉及助燃用 的一次 空气经喷煤管从窑头进入窑内，助燃所用具 有一定温度的二次空气通过冷却筒，热烟室 进入 窑内。被 煅烧的铝矾土经 窑尾 下料管入 窑，利用倾斜窑体的运动，物料在窑内翻动 e O 2，田J l I，宣寮 向窑头 位穆。与此同时，从窑头方 向来的燃 烧产物 与入窑 的矾土 生料 相 遇 使 其温 度升 高，窑内被烧钫料单位体积受热均匀，物理 化学 反应 完全，流出 窑 俸 实 施工 艺冷 却，得到犬于3 1 S g c m。高密度的矾土热料。煅烧所用 的贵 州铝 矾土，根 据B 2 1 2 8 2 标 准，Al：O 3 8 5 O，Ca OO 6 ，Fe：O$2 O 的技术条件，属于特级。煅 烧温度太于 1 6 0 0，由于液相的作用，熟料 烧结致密，吸水率小于1 9 2 。1 4熟 料物理一 化学组成 回转窑煅烧 的特级高铝矾 土熬料 其外 观 为灰黄、深灰、灰色，无棱角，呈浑圆状 态，质地坚硬 断 面表层为深灰色，中心部 维普资讯 http:/ 1 9 明年 第 4期 位为 白灰色。煅 烧熟 料按 YB 3 6 5 7 5标准 进行 化学分 析，体 积密度和 吸水 率 按 GB 2 9 9 9 8 2标 准 火材料研究 院分析数 据一并列于表2。2 煅 烧特 性 方法检验。煅烧 特级 高铝矾土 熟料 抽样检验 煅烧铝矾土 熟料 的 A1。O。含 量-q 南美 和外销熟料经重庆商检局检验结果及洛阳耐(圭亚那，苏里南)大致相同，J T i O。裹2 煅烧铝矾 土熟 料理化检 验部分指标、项 目 l 化 学 组 成c w t 、i A,o,J s io,f F o,o,I T,o,I c=o I M,o K,o I N ,o 租 寄 度 I 吸 术 率 ，c m s)【()M 1 01 8 7 8 1 5 2 5 18 4 4 3 6 0 3 7 0 1 0 1 3 2 6 1 8 6 M 1 0 2 8 7 4 0 5 22 1 8 2 4 46 031 0 1 4 l 3 22 1 7 1 M 1 0 3 8 7 5 0 54 6 1 9 d 3 4 8 0 2 5 0 0 8 l 3 2 4 1 6 7 M 1 0 4 8 7 5 0 5 2 2 19 0 4 02 0 31 0 1 2 32 1 87 1 0 5 8 7 8 6 4 7 3 1 9 2 4 1 2 0 3 4 0 1 2 i 320 1 9 2 洛 阳耐火 材科研兜院 8 7 3 0 6 2 0 1 “3 6 8 0 2 5 0 1 6 0 8 6 o 0 6 I 3 2 6 1 B 2 重庆商 楹局 8 7 8 1 1 “O B 8 l 3 2 6 08(驶附采)含量 部分略高于南 美，碱金属氧化物和碱土 金属 氧化物 的总量 不 同，煅 烧 铝矾土熟料 的(Ca O+Mg O 4-K 2 O 4-Na z O)的 平 均 值为 1 0 1 ，而南美 的平均 值是o 1 7 “。贵州 铝矾土是我 国Ti O ，R O+R。O禽量高 的原料，其煅烧性 与华 北铝矾土不 同。2 1铝矾土 中所台杂质对煅 烧温 度的影 响。2 1 1 Ti O 2 一Ti O 是 铝矾土 中含 量较 高的杂质，特 级 悟矾 土Ti O 有6 O 进入结 晶相，4 0 进 入 玻璃相 r”。由于其它杂质 的 影响，出现 液相 的 温 度 比 Al O。-Ti O 二元 无变量 点低1 1 3 1 1 5，并且 Ti O：的存在 将降低 熔 融液的粘 度，熟料本身 的高 温力 学性能将 有所 降低。另外，一般认为在 还原气氛下烧 成，高铝熟料易出现“黑心”“。2 1 2 R 2 O R：O是 铝矾 土原 料 中Kt O、Na z O 碱金 属氧化物的总和，对耐火材料是一种有害的 熔剂。贵州铝矾土是 以K O为 主要 成分 的碱 金属氧化物，Na O含量很少，由图1 可见，在奠 来石和 刚玉之 间的高铝 区液相 形成 温度 为 1 8 4 0，而 Al O。一S i O 2 一 Kl O系 高铝 医液相形成的温度为 1 3 1 5，降低 了 5 2 5 。除了在 冷却过程 中从熔 体中结晶 出少 量 莫来石 外，固相 中几乎不 生 成 莫来石 。2 1 3 Fe：O8 和 Fe O Fe。Os 和Fe O的存在，对铝 矾土 的烧 结 性能 有一定的影 响，由图 2可见，Fe O。与 Si O z 和 A1 z 0。均不形成化 合物。但是，在氧化气氛 的高温条件下，有 Fe：0。的 存 ：c g 8 5 c m n c I 图 J Al Os s i OrKl O三元相平衡图 维普资讯 http:/ F 四川冶金 图 2 A1 2 Os S i O2-Fe a Os 系统 相平衡 图 在，特级铝矾 土于 1 4 6 0 形 成液相，并且在 奠来 石和 刚玉中有 一定 的固溶度，形 成有 限 固溶体。在还原气 氛条 件下，由于 Fe 离 子易脱溶，进入玻 璃相，所 以Fe O的固溶度 降低。无 论Fe O。和 Fe O以何种 形式 存在，均 将改变l液相 的组 分、粘度 以及 熟料的烧结 温度 此 外，在 F e O。和Ti O 共 存的条件 下，可与A1：O a 形成含铁的钛酸 铝，降低铝矾土 熟料高温性能 的危害 更大。2 2高铝矾 土的加热 变化 2 2 1分解 阶段 含有吸 附水 和结晶水的 D K 型 铝矾土 在4 0 0 1 2 0 0 条件下完成分解反应 口 一A 1 2 Oa H2 0 一 dA1 a O 2+H 2 Ot A1 O 3 2 Si O2 2 H O 业一 Al 2 OI 2 Si O 2+2 H 2 Ot 3(A l=O 2 Si O)业旦 一 O A1 2 O s 2 Si o+4 Si O 2 9 5 0 C以上，无水高岭 石 转变为莫 来石 和非 晶质 Si O：，后者 在高温 下转化 为 方石 英，体积产生较大的收缩。2 2 2二 次奠来石化 阶段 水铝石聪水形成的刚玉假相与高岭石分 69 一 解出来的游离 S i O。在 1 2 0 0 开始 形成 的奠 来石被称 为二 次莫 来石，其 反应式为：3 A 1 2 0$+2 Si i 些o 一 3 A l2O 3 2 Si 2 随着温度升高，该 反应加剧，并 发生 1 0 左 右的体积 膨胀。但 贵州特级 铝矾土A1 O 含 量高，水铝石 多，高岭 石少，游离S i O 少，加之铝矾土的烧结是在渡 相 存 在 条维丁烧 结，足可抵消二次奠 来石 形成 的体 积膨胀，熟料烧结致 密。所以，特级 高铝矾 土在 液相条件 下崦 结 二次莫来石化特征 不明显，有 利于 熟料的煅 烧。2 2 3 重晶烧结 阶段 在 回转窑 内对 贵州特 级铝 矾土的煅 烧 实质是高 温条 件下的液相 烧 结。液 相 的数 量、性质和 出现 的温度，是决定离铝矾土 熟 料烧结特征的重要 因素。在 1 4 0 0 1 5 0 0 以 上，由于 渡相 的作 用，把 刚玉或莫来石晶 体 拉在一起，促进其相 互接触 反应。同时，逐 渐发生 固体溶解和析 晶过程，细 晶粒及晶格 缺陷多的 晶粒 溶解度 比粗晶要高，细 晶不断 溶入液相并扩散，粗晶不断长大。袁 3 为 煅烧 温度 升高，莫来石、刚玉 晶粒 的增 长变 化。表5 煅烧沮度升高与奠来石尉玉的增长 温 度()l 莫泰 石(m)刚 玉t m)1 5 0 0 1 O l D l 7 0 0 一 般 9 O 6 O 最 大 2 4 0 l 0 O 煅烧温度升 1 5 0 0 C以上，微观气孔迅 速缩小和消失，物料体积密 度 达 到 3 1 5 g c m。以上。5 讨 论 3 1工艺参 数的决定 贵州特级高铝 矾 土 的 特 点 是 R 0和 Ti O 含 最高，般烧温 度比理论烧 结 温度略 为偏低。由于液相组分趋于复杂化，煅烧温 度范围较窄，选择合理的工艺参数对保进 维普资讯 http:/ 一7O 一 煅烧高密度特级铝矾土 熟料 有重要意 义。3 1 1目转窑尾温 从贵州特 级铝矾土 的加 热变 化，一水铝 石或 一水 铝石一高岭石在4 0 0 6 0 0 条件下 发生分解 反应，如入窑的料块高于 此温度 范 围，料 块会 自身爆裂，形 成细小颗 粒，增加 窑 内结 圈的机会。同时，尾部温度 增高，势 必使烧成带后移 给工艺 操 作 造 成一定困 难。3。I 2最高煅 烧温度 贵州特级 铝矾 土在 回转窑 内合理的煅烧 温度为1 6 0 0 1 6 3 0。烧结温度除杂质含量 影 响外，还与原料的致 密程度 有关，相 同组 成 的高铝矾土，煅烧 为同 样 体 积 密度的熟 料，致 密矿块比疏橙矿块低。总之，特 级高 铝矾土低于最高温度的 下限值1 6 0 0 或 高于 上 限值 1 6 3 0，都会使熟料 的体 积密度选不 到要求，前者是熟料未充分烧结，后者是过 烧玻璃 相大量 增加 所致。3 1 3 火焰性质 在 回转窑内煅 烧高铝矾 土，采用弱氧 化性火焰适宜。选择1 0 l 1 0 6 的空气过剩 系数口，可获得一定长度的火焰，燃 烧温度 稳定，所煅烧的高铝熟料体积密度高。3 1 4熟料冷 却 熟料冷却在高铝矾土煅饶工艺中是一个 易被人们忽略的环节。然而，不同的冷却速 率对熟料的体积密度有一定的影响。实践证 明；在同样煅烧热工制度下，当熟料进入冷 却筒立 即用水淬 冷，熟料颜色 变得灰青，体 积密度较缓 冷后 低 0 O 2 O 0 4 g c m。根据 S i O。一 Al z O。一 R z O兰 元系统相平 衡图可知，其熔 体的固化温度为 9 8 5。为 保证熟料有较 高的体积密度，工 艺过程宜在 9 0 0 下 快 冷。3 2熟料的矿物组成 特级 高铝矾 土熟料的主晶相为刚玉，次 晶相 是莫 来石，有少 量Al z O Ti O 固溶体 晶体。根据王金相、钟香崇的研究，我国D K 型高铝矾土煅烧后熟料物相畲避关系如下 1 9 9 2 年 第 4期 阿 0 玉C=一2 3 9+3 6 A()，莫 来石M=3 4 3 8 3 7 6 A()，玻璃相G=一4 2 1+0 I 5 2 3 A()。式 中 A 熟料 中Al O。含量。贵州特级高铝矾土熟料 由 于 含 R：O偏 高，莫来石显著减少，刚玉和玻璃相增加，其矿物含量大致为：刚玉 8 O O O，奠来石 6 2 4 、玻 璃相 l 3 7 6。由于Ti O、R O 杂质 的影响，较 山西 阳泉 同级熟料 高温 性能 有所降低。4鳍普 a 贵州特级 高铝 矾土在 回转窑中1 6 2 0 1 5 条件 下煅烧后，可得到AI：O 含量大 于8 7 O O、体积密 宠3 2 0 g c m 的 高 密 度熟料。除Ri O指标 略为儡高外，其它指标 可满 _ GB 8 3 5 6 8 7 优 质高铝矾土熟料指标，符 合美 国、西德、日本等国客 商 的 订 货 要 求。是制造高级耐火材料韵优质原料。b 贵州特级铝矾土熟料与南美熟料最 重要的差别是碱金属氧化物和碱土金属氧化 物的总 量远 高于南美 ER O+RO=0 1 7 ，t 奠来石含量仅 是南 美熟料的 ，玻璃 相 u 高于南美含量。体积密度略高于 南 美0 2 g cm。由于贵 州铝矾 土R O，RO和Ti O 含 量 高，尽管 Al：O a 含 量与南美 大致 相 同，高 温性能仍 低于南美。C 贵 州特级 高铝矾土煅烧后 熟料硬 度 大，不易加工破碎，增加了加工费用，在国 际市场的竞争力不如南美，销价相当于圭亚 那 一半。参 考 文 献 1 高 振昕，李广平 中茸 高船 矾土骨 类 的研 兜 硅 酸盐 学报，1 2(2)2|3-2 4 9 2 H 施杂蓥 等 耐 火高 钽矾 土原辩 的高置 掐弗 旅性能 研 兜。耐 火材料 1 9 8 7(3)1 7 3，王盘相，讳 香崇我 国 DK 型烧结 高船 矾 土 曲鳍晶 相和玻璃相的研究，啦硅酿盐学报。z o：(3)2 8 9 4 叶 瑞伦 等 无机材 科物理 化学 北京 中国 建#工业I l 版社，王 9 日 8 2 5 _工 部F s 维普资讯 http:/ 四川冶金 一7 l 一 7 z 0 火焰原子吸收分光光度法 测定铁基喷涂喷焊合金粉的铬 国营五七厂中 试验室*蔡*明 O f q 【摘要】本文提 出 7采用火焰原子吸 收法测 定铁基喷涂喷 焊 合 金 粉 中的铬含 量，运 用正交试验法确定仪器测试条件，甘基体元素铁、杂质元素硅、硼、镍等元 素对 4 定的干扰 与干扰 抑制 荆的选择 等方面进行 了试验探 讨。【关 键 词】炙 焰 原 子 吸 收 法 堂 蔓嚏 冷 嚏 垒 垒 堕 ，娃，客 1 麓 喜 随着喷涂喷焊技术的迅速发展，喷涂喷 焊台金粉生产规模越来越大、品 种 越 来越 多。而现有分析方法大多因操作手续繁琐、费时、远不能适应生产的需要。原子吸收分 析 技术 则具有操作 简便、快 速、灵 敏、准确 等特点，得到了广泛的应用，但在台金粉末 测试 方 面的应 用尤 其是 高含量的测试 尚未见 报导，本文进行试验探讨。2 实验 2 1仪器及 主要试 剂 W YX一 4 0 1 型 原子吸收分光光度 计，铬 空心 阴极灯，乙炔气(大于9 9 8 )，盐酸，过氧化 氢(分析纯)，铬标准溶液 5 0 1 g ml，铁、镍标准溶液 l mE rol l NH C1 溶 液(2 0 )，硅 标 准 溶 液 邮囊6 2 1 7 1$，四川，江油市 5 0 1 g ml，硼标准 溶液 5 0 g ml。2 2实验 通用步 骤 称取一定量 的试样，置于玻璃烧杯 中加 稀盐酸加热溶解加入 5 ml 过氧化氢继续在低 温 下溶解，然后 转入 容量瓶中分取，采用直 接 比较法 进行 测定，计算结果。5 实验结果 与讨 论 3 1仪器条件 的确定 为 了 以较 少的试验 次数得到 最佳 分析 条 件，我 们采用 了正交试验法 安排试 验，根据 回收率的高低并采用 极差分析 方法来确定杂 件的优劣和因素的主次。试验结果见表 1。由表 1 试验结果得到了直观分析较优水 平组合为 A 、B。、c ，计算分析较优水平 组合为 A：、B。、c ，因素主次顺序为 A，B、c 通过对两组较优水 平 组合进行验证 试验，其结果与正交试验结果 吻 合，A：、B：、c 组结果稍 高于 A，、B 、c：组，但 稳定性较差，综合考虑最后确定仪器工作条 5 任国斌等 A1 2 OI S i O系实甩耐火 材 辩 北 京 珀 垒工皿 出盖 社 1 9 B 8 2 7 4 6 车 楠辱 矾 土中K2 O台 量与 其侥绪 硅 热料 掘 组 或 的 关系，尊硅啤盐蔫擐，3 6)，7 一l 7 武祝 钢铁 学 院耐 火教研 室 耐 火材辩 工 艺 学 井 义 (内部 腹)1 9 8 3 年 6 月 1 3 1 8 钟香崇等再 失原斟和高教耐失制品曲目际爱 晨神 阿，耐 火材 料，2 3(d)，0 维普资讯 http:/