Cercetare și aplicare a cărămizilor de spinel cu conductivitate termică scăzută de aluminiu-aluminiu
Rezumat: Pentru a rezolva problema conductivității termice ridicate a cărămizilor spinel de magneziu-aluminiu, proprietățile de sinterizare și microstructura rarelor agregate refractare cu spinel poros de aluminiu, dopate de oxid de pământ. Industrial -alumina micropowder and electrofused magnesia sand were used as the main raw materials, sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS) was used as the blowing agent, and dextrin was used as the binding agent to prepare porous magnesia-aluminum spinel, in addition to the addition of different mass fractions of Y2O3, Yb2O3, La2O3, and Sm2O3, respectively, and Sinterizate la 1600 de grade cu o conservare de căldură de 3H, respectiv, iar eșantioanele au fost determinate prin sinterizarea densității în vrac, a porozității aparente și a probelor sinterizate prin XRD, SEM, EDS și alte mijloace de caracterizare a compoziției sale de fază fizică și a microstructurii, pentru a dezvălui oxizi de reacție rar pe terenul de reacție. Introducerea oxizilor de pământ rare pe sinterizarea spinelului de magneziu-aluminiu are un efect promoțional, densitatea în vrac a eșantionului, rezistența la compresiune a eșantionului în adăugarea SM3O2 de 1,5% în greutate a atins o maximă, 2,28g\/cm³ și 50,5 mpa. Oxizi rari de pământ cu spinel de magneziu-aluminiu pentru a forma o soluție solidă de înlocuire, promovând astfel sinterizarea densificării spinelului de magneziu-aluminiu, posturile vacante cationice și defectele cristalului de cristal de magneziu-aluminiu. Favorabil pentru dezvoltarea și creșterea cristalelor spinel de magneziu-aluminiu, prin produsele realizate din această materie primă are o reducere semnificativă a conductivității termice decât produsele similare.
1.Preambul
În prezent, consumul de energie rotativ de ciment din China este foarte grav, în special cuptorul rotativ de ciment existent înainte și după zona de tranziție Materiale refractare fără protecția pielii cuptorului, cărămizile refractare sunt direct supuse eroziunii materialelor, sarcinii termice și impactului mecanic de stres, utilizării unor condiții foarte dure. În prezent, zona de tranziție rotativă a cuptorului rotativ de ciment pe scară largă a Chinei folosește, în general, cărămidă de silice, cărămidă roșie de silice sau cărămidă de spinel cu magnezie-aluminiu, viața de serviciu îndeplinește practic cerințele producției de ciment. Cu toate acestea, datorită cărămidă de spinel de magneziu-aluminiu și cărămidă de silice, conductivitate termică din cărămidă roșie de silice, cărămidă de spinel cu magneziu-aluminiu mai mare sau egală cu 3. 0 w\/mk, cărămidă de silice mai mare sau egală cu 2,8 w\/mk, rezultând un proces de operare rotativ de ciment înainte de și după o suprafață de tranziție, până la 40 de temperatură de cilindru de 40 grad. Temperatura mai mare a peretelui cilindrului aduce o serie de probleme, cum ar fi creșterea consumului de cărbune de tone de ciment de clinker, creșterea emisiilor de gaze poluante și provoacă serios „cuptorul roșu”, afectând funcționarea în siguranță a cuptorului rotativ de ciment.
Refractar ușor, în principal, prin introducerea unei anumite cantități de pori în material, fără a reduce semnificativ rezistența materialului refractar în același timp, are o conductivitate termică mai mică; În economia de energie, în același timp, poate reduce și consumul de resurse în procesul de pregătire și servicii de materii prime, este o direcție a cercetării și dezvoltării materialelor refractare. Prin urmare, dezvoltarea de noi refractare ușoare de la conductivitate termică scăzută este o importanță practică pentru economisirea energiei și reducerea consumului în industria cimentului.
2.Test
2.1Test Material
For the test, alumina (particle size Less than or equal to {{0}}.088 mm) and electrofused magnesia (particle size Less than or equal to 0.088 mm) were selected as the main raw materials (the chemical composition is shown in Table 1), sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS) as the blowing agent, dextrin as the stabilizer din spumă și oxid de yttrium (Y2O3), oxid de ytterbium (YB2O3), oxid de lantan (LA2O3) și oxid de samarium (SM2O3) ca aditivi.
Tabelul 1 Compoziția chimică a materiilor prime
2.2 Formularea testelor și pregătirea eșantionului
Alumina și nisip de magneziu electrofuzat amestecat cu 1: 1 (raport molar), oxizi rari de pământ ca aditivi, apoi adaugă 35% din apă, 0. 0 1 greutate% agent de spumare și 0,1 wt% stabilizator de spumă, slurry pregătit în mixer timp de 5 minute, în procesul de 40 mm × 40 mm × Matrițele de turnare trebuie încărcate cu materiale și bate, umpleți matrițele cu material plin de material după ce matrița de pe formula de testare este prezentată în tabelul 2.
Tabelul 2 Formulări experimentale (%în greutate)
2.3 Manipularea eșantionului și testarea performanței
După modelare, exemplarele au fost uscate în mod natural timp de 24 de ore, apoi au fost demate într -o cutie de uscare la 110 grade timp de 12 ore. În cele din urmă, epruvetele uscate au fost calificate la 1600 de grade timp de 3 ore. Compoziția fizică a fost analizată folosind un analizor de difracție cu raze X (difractometrul panalitic X'Pert Powder) și densitatea în vrac, porozitatea aparentă și, respectiv, rezistența la compresie a temperaturii camerei a epruvetelor au fost măsurate. Au fost măsurate densitatea în vrac, porozitatea aparentă și rezistența la temperatura camerei.
3. Analiza și discuția rezultatelor experimentale
Fig. 1 Relația dintre diferiți oxizi rari de pământ și densitatea în vrac și porozitatea aparentă a epruvetelor
Efectele diferitelor oxizi rari de pământ asupra densității în vrac și porozitatea aparentă a agregatului ușor de spinel de magneziu-aluminiu sunt prezentate în figura 1. După cum se poate observa din figură, proba fără oxizi de pământ rar rar au mineralizator are cea mai mică densitate în vrac și toate cele patru rare oxizi de pământ au efectul promovării sinterizării eșantionului. Proba cu adăugarea de SM2O3 a avut cea mai mare densitate în vrac și cea mai mică porozitate aparentă de 2,15 g\/cm³ și, respectiv, 35,27%. Când s -a adăugat 1% în greutate din YB2O3, probele au avut o densitate în vrac relativ mare și o porozitate aparentă de 2,13 g\/cm³, respectiv 47,77%.
Fig. 2 Efectul diferitelor oxizi rari de pământ asupra rezistenței la compresiune a epruvetelor la temperatura camerei
Efectele diferiților oxizi rari de pământ asupra rezistenței la compresiune a epruvetelor sunt prezentate în Fig. 2. Din figură, se poate observa că adăugarea de oxizi de pământ rari este favorabilă îmbunătățirii rezistenței la compresie a agregatului ușor de spinel Mg-al, iar rezistența la compresie este cea mai mare atunci când adăugarea SM2O3 este 1 wt%, care atinge 46.8 mpa. Acest lucru se datorează în principal faptului că proprietatea care promovează sinterizarea SM2O3 este cea mai bună, iar rezultatul este, de asemenea, în concordanță cu rezultatele testului de densitate în vrac.
Fig. 3 Modele de difracție cu raze X ale exemplarelor cu diferiți aditivi rari de oxid de pământ
Modelele de difracție cu raze X ale epruvetelor cu 1% în greutate conținut de diferite tipuri de oxizi rari de pământ sunt prezentate în Fig. 3. Eșantioanele fără oxizi rari de pământ rar au prezentat vârfuri de difracție intensă atribuite MGO la aproximativ 46 de grade. În schimb, vârfurile de difracție MGO la 46 de grade în eșantioanele dopate cu Y2O3, SM2O3 și LA2O3 sunt, evident, slăbite sau chiar dispărute, ceea ce indică faptul că dezvoltarea și formarea MGAL2O4 sunt mai complete în aceste trei probe. Este demn de remarcat faptul că în eșantionul YB2O3, vârful de difracție la 46 de grade este încă evident, ceea ce arată că efectul de promovare a sinterizării YB2O3 este mai slab decât cel al celorlalți trei oxizi rari de pământ.
În rezumatul rezultatelor, se poate observa că adăugarea de oxizi rari de pământ ca agenți de mineralizare poate promova eficient formarea MGAL2O4, în care probele cu adăugarea de SM2O3 au o densitate în vrac relativ mare și o rezistență la compresiune. Prin urmare, efectul de adăugare a SM2O3 asupra densității în vrac și a porozității aparente a epruvetelor a fost investigat în mod specific, iar rezultatele sunt prezentate în Fig. 4.
Fig. 4 Efectul diferitelor adăugări SM2O3 asupra porozității aparente și a densității în vrac a epruvetelor
Relația dintre adăugarea SM2O3 și porozitatea aparentă și densitatea în vrac a epruvetelor este prezentată în Fig. 4. Din figură, se poate observa că tendințele de variație ale porozității aparente și densitatea în vrac sunt opuse. Odată cu creșterea conținutului de oxid de samarium în eșantion, porozitatea aparentă scade și densitatea în vrac crește odată cu creșterea cantității de oxid de samarium în intervalul 0 ~ 1,5%în greutate. Când conținutul de oxid de samarium a fost de 1,5%în greutate, porozitatea a fost cea mai mică, iar densitatea în vrac a fost cea mai mare. Cu toate acestea, când conținutul de oxid de samarium a depășit 1,5%în greutate, porozitatea aparentă a început să crească și densitatea în vrac a început să scadă.
Fig. 5 Efectul conținutului diferit de SM2O3 asupra rezistenței la compresiune a epruvetelor la temperatura camerei
Relația dintre conținutul de oxid de samarium diferit și rezistența la compresie a temperaturii camerei a epruvetelor este prezentată în Fig. 5. După cum se poate observa din figură, când conținutul de oxid de samarium din eșantion este în intervalul {0 ~ 1,5wt%, rezistența normală a compresiei temperaturii este proporțională la modificarea conținutului de oxid de samarium. Când conținutul de oxid de samarium este de 1,5% în greutate, rezistența la compresiune a specimenului este valoarea maximă, care este cu 94% mai mare decât cea a eșantionului fără oxid de samarium. Cu toate acestea, când conținutul de oxid de samarium a depășit 1,5%în greutate, rezistența la compresiune la temperatura camerei a început să scadă. Acesta arată că adăugarea de oxid de samarium poate îmbunătăți rezistența la compresiune a agregatului ușor MG-ALSE.
XRD din eșantioanele cu conținut diferit de SM2O3 adăugat, probele preparate au vârfuri puternice de difracție MGAL2O4. Comparația cu difractogramele epruvetelor fără aditivi din Fig. 3 relevă că vârfurile de difracție MGO ale exemplarelor care conțin SM2O 3- sunt relativ plate, printre care vârfurile de difracție ale oxidului de magneziu sunt cele mai plane atunci când adăugarea SM2O3 este de 1,5%în greutate. Acest lucru arată că adăugarea de SM2O3 poate promova formarea de spinel de magneziu-aluminiu. De asemenea, este demn de remarcat faptul că la 34,2 grade și 23,7 grade (1,5%în greutate), SM2O3 a reacționat cu impuritățile din materie primă pentru a genera un punct de topire ridicat în faza de silicat de pământ rar Ca2SM8 (SiO4) 6O2 care înlocuiește imaginea de sticlă silicat de punct de topire, care este utilă pentru proprietățile sinterizării și proprietățile de temperatură ridicată ale materialului. Vârfurile spinelului de magneziu-aluminiu și vârfurile de magnezit ale eșantioanelor preparate au fost deplasate într-o anumită măsură, ceea ce s-a datorat în principal structurii de electroni 4F și activității chimice a ionului rar-earth SM {3+ (r=0. 0964 nm), care a provocat soluție solidă a particulelor, lattice, și latice, care a provocat o soluție solidă a particulelor. a promovat sinterizarea.
4. Concluzie
În sinteza agregatului ușor de spinel Mg-Al, adăugarea de oxid de yttrium, oxidul de ytterbium, oxidul de lantanum și oxidul de samarium poate crește densitatea în vrac, scade porozitatea aparentă, crește rezistența la compresiune și poate promova formarea Mg-Al SPINEL, care este performanța sinteringului de eșantionare a probelor de oxid de sună. Când adăugarea de SM2O3 atinge 1,5%în greutate, eșantionul are cea mai mică porozitate și cea mai mare densitate în vrac de 2,28 g\/cm³ și, respectiv, 31,72%.
5. Aplicații
Prin tehnologia de mai sus, cărămizile de spinel compozit cu conductivitate termică cu mai multe straturi sunt aplicate în 24-32} metri, temperatura medie este cu 43 de grade mai mică decât cea a cărămizilor spinel-aluminiu-aluminiu, iar durata de viață a serviciului atinge mai mult de 12 luni. Cărămizile de spinel de magneziu cu conductivitate termică scăzută nu sunt recunoscute numai de către clienți pe plan intern, dar au fost aplicate și în multe cuptoare rotative de către clienți de peste mări, cum ar fi Mexic Cement și Turcia și au fost extrem de lăudați.
Aiming at the problems of high energy consumption and high carbon emission in the cement industry, the low thermal conductivity multilayer composite magnesia-alumina spinel bricks have the following advanced features: the optimization of the working layer through the form of a three-layer composite structure reduces the thermal conductivity of the working layer and improves the resistance to thermal shock, while at the same time optimizing the heat-insulating layer and improving the strength of the strat de izolare. Placa de fibre de alumină consolidată cu zirconiu, cu o rezistență excelentă la temperatură ridicată, a fost selectată ca material pentru stratul de izolare termică prin studiul diferitelor materiale de izolare termică. În timpul procesului de pregătire, procesul de producție inovator este utilizat pentru a realiza modelarea și tragerea simultană, simplificarea procesului, reducerea costului și îmbunătățirea eficienței producției. Conductivitate termică scăzută de magneziu-aluminiu cărămizi spinel Conductivitate termică 2. 4-2. 5w\/(mk) este mult mai mică decât cărămizile spinel de magneziu obișnuite de pe piața actuală 3. 0-3. 3W\/(MK).
Prin aplicarea efectivă a feedback-ului clienților, cărămizile spinel compozit cu mai multe straturi cu mai multe straturi, cu mai multe straturi, pot reduce efectiv temperatura cilindrului pe zona de tranziție a cuptorului de ciment, economisirea energiei și beneficiile de reducere a carbonului. Pentru economia de energie rotativă a cuptorului de ciment și reducerea emisiilor oferă o nouă direcție.
Zinfon Refractorie Technology Co., Ltd
Suntem un furnizor de materiale refractare care integrează cercetarea și dezvoltarea, producția, construcția, depozitarea și comerțul.
Oferim diverse refractare de magnezie și alumină, inclusiv produse în formă, cât și de nesfârșite, materii prime și produse chimice conexe.
Suntem certificate la ISO9001, ISO14001, ISO45001 și alte certificări naționale și locale după cum urmează: