添加再生料對(duì)鐵溝澆注料性能的影響

李宗寶，石磊，蔡仲恩

（山東耐火材料集團(tuán)有限公司王鋁分公司，山東淄博 255311）

添加再生料對(duì)鐵溝澆注料性能的影響

李宗寶，石磊，蔡仲恩

（山東耐火材料集團(tuán)有限公司王鋁分公司，山東淄博 255311）

為降低原料成本，選用ASC磚、滑板磚、剛玉類澆注料再生料，部分替代或全替代原有88級(jí)礬土顆粒、棕剛玉顆粒以及部分細(xì)粉試驗(yàn)生產(chǎn)鐵溝澆注料，分析了再生料對(duì)澆注料施工性能及各項(xiàng)理化性能的影響。結(jié)果表明，再生料替代原料，加水量有所增加，但滿足施工要求；常溫強(qiáng)度下降，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求；對(duì)顯氣孔率、體積密度有一定影響，但不影響澆注料的抗渣侵蝕性能。再生料替代量在17%～27%，澆注料的各項(xiàng)性能仍滿足使用要求。

鐵溝澆注料；再生料；理化性能；抗渣侵蝕性能

1 前言

對(duì)廢舊耐火材料的利用不僅可以減少其對(duì)環(huán)境的污染，而且可以節(jié)約生產(chǎn)原料成本［1-2］。為此本研究使用再生料替代澆注料原有配方中的原材料進(jìn)行試驗(yàn)，探討再生料替代比例對(duì)澆注料性能的影響。制得的澆注料產(chǎn)品，在鐵溝中后段和前段使用后，耐侵蝕及耐沖刷性能與現(xiàn)用鐵溝料相近。

2 替代試驗(yàn)

2.1 再生料的制備

試驗(yàn)所用主要原料：88級(jí)礬土均化料顆粒，棕剛玉料，97#碳化硅，活性氧化鋁微粉，純鋁酸鈣水泥，硅微粉，金屬硅粉，球狀瀝青。主要替代原料的主要化學(xué)組成如表1所示，其中ASC磚及滑板殘磚再生料均為碾壓處理后。

表1 3種替代原料（再生料）的化學(xué)組成

2.2 試驗(yàn)方案

原生產(chǎn)配比X為基礎(chǔ)試驗(yàn)方案，其中88礬土15～8 mm 10%、8～5 mm 18%，1～0 mm 97碳化硅7%，CA70純鋁酸鈣水泥3%，添加劑5.03%，硅微粉、a-氧化鋁微粉適量，保持不變。分別以ASC磚、滑板殘磚、剛玉澆注料替代主要原料，試驗(yàn)方案見表2。

表2 再生料替代主要原料試驗(yàn)方案

將按配方配料的各原料混勻、攪拌后，按照GB/ T 5302.1—2003標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)定澆注料的流動(dòng)值。經(jīng)振動(dòng)澆注成型為160 mm×40 mm×40 mm的試樣，并按照YB2209標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，110℃干燥，再分別按工藝1（1 250℃×3 h）、工藝2（1 350℃×3 h）、工藝3（1 450℃×3 h）進(jìn)行熱處理，按照GB/T 2997—2000標(biāo)準(zhǔn)要求檢測(cè)試樣烘干和熱處理后的顯氣孔率、體積密度和線變化率；按照GB/T 3001—2000標(biāo)準(zhǔn)要求檢測(cè)試樣的冷態(tài)抗折、耐壓強(qiáng)度；按照GB/T 3002—2004標(biāo)準(zhǔn)要求檢測(cè)試樣的高溫抗折強(qiáng)度；按照GB/T 8931—2007標(biāo)準(zhǔn)要求檢測(cè)試樣的抗熔渣滲透能力。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

澆注料試樣經(jīng)熱處理后的常溫物理性能見表3，高溫物理性能見表4。

1）對(duì)施工性能的影響。原料中有一定比例的鱗片石墨，為保證施工性能，加水量相應(yīng)增加，加水量增加后仍在控制范圍內(nèi)，施工正常。

2）對(duì)常溫耐壓強(qiáng)度、高溫抗折強(qiáng)度的影響。對(duì)比表3中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，1#、2#試樣中加入了較多的石墨，在較低溫度（1 250℃）下進(jìn)行處理，試塊不容易進(jìn)行充分的反應(yīng)，耐壓強(qiáng)度值低于3#試樣。當(dāng)進(jìn)行了1 450℃×3 h的熱處理后，由于二氧化硅微粉、球狀瀝青、黏土等物料在鱗片石墨抗氧化保護(hù)氣氛下進(jìn)行反應(yīng)，避免了氧化，促進(jìn)了各物料間的相互反應(yīng)和生成［3］，促使2#試塊的耐壓強(qiáng)度較快提升，耐壓強(qiáng)度接近原配方試樣值。由表4可知，1#、2#試樣的高溫抗折強(qiáng)度均高于原配方試樣，高溫抗折強(qiáng)度指標(biāo)高于標(biāo)準(zhǔn)值，3#試樣的抗折強(qiáng)度同原配方強(qiáng)度值相近。

表3 澆注料試樣經(jīng)熱處理后的常溫物理性能

表4 澆注料試樣的高溫物理性能

3）對(duì)澆注料線變化率、顯氣孔率和體積密度的影響。對(duì)比表3中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著熱處理溫度的提高，試樣內(nèi)部開始產(chǎn)生反應(yīng)，燒后線變化率增大，2#試樣1 450℃（工藝3）時(shí)出現(xiàn)了微量的彈性收縮，是受滑板再生料中含有微量未反應(yīng)的樹脂和高溫下石墨氧化燒蝕的影響［4］，但各試樣的線變化率仍在控制范圍內(nèi)；各試塊的體積密度在1 450℃熱處理后均得到了微量的提高；1#、2#試塊所用的再生料中所含的細(xì)粉、微粉較多，縫隙填充密實(shí)，顯氣孔率隨溫度的提高反而升高。1#、2#試驗(yàn)方案配方首次生產(chǎn)時(shí)，采用高鋁礬土原料為骨料，該材料在1 400～1 500℃時(shí)會(huì)伴隨二次莫來(lái)石的產(chǎn)生，產(chǎn)生較大的體積膨脹（約6%），致使氣孔率增大，是由于試樣制備時(shí)加水量增多所致，但所增加的0.5%的加水量對(duì)澆注料的各項(xiàng)性能影響不大，反而有利于在高溫條件下進(jìn)行施工。

4）對(duì)抗渣性能的影響。為評(píng)價(jià)各配方的抗渣性能，采用靜態(tài)坩堝試驗(yàn)法，圖1為經(jīng)過1 400℃× 3 h熱處理后試樣的剖面圖。各試塊在坩堝內(nèi)的反應(yīng)和侵蝕只在渣液面與試樣內(nèi)壁處進(jìn)行，只發(fā)生了侵蝕，沒有滲透，渣液面處侵蝕深度為0.12～0.14 mm，靜態(tài)抗渣侵蝕性能近似。

圖1 各試驗(yàn)方案試樣抗渣效果（1 400℃×3 h）

4 結(jié)論

4.1 再生料替代原料，加水量有一定比例的增加，但不影響澆注料的性能，滿足施工要求。

4.2 再生料不同比例替代原料，常溫強(qiáng)度下降，但各配比的常溫強(qiáng)度指標(biāo)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 再生料替代原料對(duì)澆注料的顯氣孔率、體積密度有一定影響，但不影響澆注料的抗渣侵蝕性能。

4.4 綜合各項(xiàng)性能，再生原料的替代量在17%～27%，對(duì)澆注料各項(xiàng)指標(biāo)性能的影響可以接受，澆注料的各項(xiàng)性能仍滿足使用要求。

［1］周寧生，李紀(jì)偉，于仁紅，等.綠色耐火材料的理念與實(shí)踐［J］.耐火材料，2010，44（3）：161-170.

［2］周寧生，胡書禾，張華三.不定型耐火材料發(fā)展的新動(dòng)態(tài)［J］.耐火材料，2004，38（3）：196-203.

［3］周新民，黃建，李炳強(qiáng).含碳澆注料的研究進(jìn)展［J］.工業(yè)加熱，2010，39（2）：45-47.

［4］肖盛.碳源對(duì)Al2O3-SiC-C質(zhì)出鐵溝用澆注料性能的影響［J］.現(xiàn)代冶金，2011，39（6）：17-18.

Effect of Adding Recycled Material on the Properties of Runner Castable

LI Zongbao,SHI Lei,CAI Zhongen
（Wanglü Branch Company,Shandong Refractories Group Co.,Ltd.,Zibo 255311,China）

In order to reduce the cost of raw materials,the ASC brick,the corundum castable and the sliding brick recycled materials was selected to partly replace,or to replace all original 88 grade alumina particles,particles and BFA fine powder test production of alumina silicon carbide carbon castable.The influence of recycled materials instead of raw materials on the chemical and physical properties of material construction and performance after casting was analyzed.The results show that the amount of water in raw materials is increased after replaced by the recycled material,but the increase in volume is in the control range and can meet the construction requirements.The strength at room temperature is decreased,but it still is higher than the standard requirements.The porosity maybe influence the volume density,but that does not affect the slag resistance of castable.The substitute quantity of recycled material is from 17%to 27%,and the properties of the castable can still meet the requirements.

runner castable;recycled materials;chemical and physical property;slag corrosion resistance

TQ175.73

A

1004-4620（2017）02-0043-02

2016-11-24

李宗寶，男，1986年生，2010年畢業(yè)于武漢科技大學(xué)冶金工程專業(yè)。現(xiàn)為山東耐火材料集團(tuán)有限公司王鋁分公司助理工程師，從事耐火材料生產(chǎn)工藝技術(shù)工作。