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奧鎂集團巴西公司的Gustavo Nogueira等在UNITECR 2025會議上發表的論文介紹了該公司開發的新型高純死燒鎂砂,編譯如下:
由于具有高化學純度、優異的熱穩定性、抗堿性爐渣侵蝕性以及在堿性侵蝕環境的適用性,死燒鎂砂(DBM)是高溫工業應用中最重要的耐火原料之一,特別是在鋼鐵、水泥和有色金屬工業中。
死燒鎂砂通常由菱鎂礦等在1 500~2 000 ℃范圍內燒結制備。經熱處理后,碳酸鹽分解,形成高體積密度和低氣孔率的致密方鎂石(MgO)晶體。其燒結過程消除了殘余孔隙,促進晶粒生長,有助于提高機械強度、體積穩定性和在苛刻操作條件下的抗侵蝕性。與電熔鎂砂(熔融溫度2 800 ℃制備)相比,燒結鎂砂的體積密度較低,并存在一些殘余孔隙。然而,這種孔隙率賦予死燒鎂砂優異的抗熱震性,這對于溫度波動頻繁的應用環境是有利的,如水泥回轉窯、中間包和某些鋼包內襯。
氧化鎂的燒結行為受到多種因素的影響,包括原料的純度、粒度分布、煅燒參數和液相生成量等,必須嚴格控制SiO2和CaO等雜質含量。奧鎂集團巴西公司的技術人員以菱鎂礦為原料,通過優化煅燒和燒結工藝開發出一種新型的高純度死燒鎂砂,其MgO含量超過99%。采用不同煅燒工藝(靜態爐、閃速煅燒爐、回轉窯和爐膛爐)生產的輕燒鎂砂(CCM)原料,進一步燒結制備死燒鎂砂(DBM),其性能對比表見1。可以看出,以爐膛爐輕燒鎂砂為原料制備死燒鎂砂的體積密度最大,約3.50 g·cm-3,晶粒尺寸也最大,約205 μm,外觀如圖1所示。
表1 不同輕燒鎂砂原料及其制備死燒鎂砂性能
|
性能 |
靜態爐
CCM |
閃速煅燒爐
CCM |
回轉窯
CCM |
爐膛爐
CCM |
|
燒失/% |
0.9 |
4.9 |
2.4 |
1.0 |
|
比表面積
/(m2·g-1) |
20.5 |
59.8 |
51.6 |
18.0 |
|
DBM體積密度/(g·cm-3) |
3.25 |
3.31 |
3.47 |
3.50 |
|
DBM晶粒尺寸/μm |
87 |
107 |
174 |
205 |
將新開發的高純死燒鎂砂用于MgO-尖晶石磚可以顯著改善其性能(見表2)。與傳統死燒鎂砂制備的MgO-C磚相比,采用新開發的高純死燒鎂砂制備的MgO-C磚的抗侵蝕性得到改善,取得了較好的經濟效益。
表2 MgO-尖晶石磚的性能對比
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性能 |
標準磚 |
含新型鎂砂的磚 |
|
燒后體積密度
/(g·cm-3) |
3.02 |
3.13 |
|
常溫耐壓強度/MPa |
95 |
115 |
|
高溫抗折強度
(1485℃×3h)/MPa |
1.2 |
2.7 |
|
彈性模量/GPa |
34 |
41 |
|
透氣度/cD |
9.2 |
7.6 |
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