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        藍晶石基莫來石對陶瓷燃燒器磚性能的影響

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        【摘要】:
        莫來石-紅柱石-堇青石磚具有優良的抗熱震性能,廣泛用于熱風爐陶瓷燃燒器。本文以藍晶石基莫來石-紅柱石磚和莫來石-紅柱石-堇青石磚進行對比試驗,分析藍晶石基莫來石對陶瓷燃燒器磚的性能影響。

        莫來石-紅柱石-堇青石磚具有優良的抗熱震性能,廣泛用于熱風爐陶瓷燃燒器。本文以藍晶石基莫來石-紅柱石磚和莫來石-紅柱石-堇青石磚進行對比試驗,分析藍晶石基莫來石對陶瓷燃燒器磚的性能影響。

        藍晶石基莫來石是以藍晶石為原料經人工合成的莫來石原料,對藍晶石精礦進行破碎、濕磨、壓濾、擠泥成型、1550℃-1600℃煅燒制得。藍晶石基莫來石理化性能見表1,X衍射分析圖譜見圖1。

        表1  藍晶石基莫來石理化性能

        圖1 藍晶石基莫來石X衍射分析圖譜

        由表1和圖1可知,藍晶石基莫來石由60%莫來石相,30-40%玻璃相和3-5%方石英相組成。

        本試驗設計兩組工藝配比, 1號工藝以礬土基莫來石、紅柱石、堇青石為主要原料,2號工藝為藍晶石基莫來石、紅柱石為主要原料。采用50kg混碾機混碾,400 t壓力機成型,隧道窯燒結。試驗樣品見圖2,理化性能檢測結果見表2。

        圖2  試驗樣品圖

        表2  理化性能檢測結果

        由表2可以看出1號、2號工藝化學組成接近。2號工藝氣孔率、體積密度、耐壓強度、荷重軟化溫度均明顯優于1號工藝。2號工藝的荷重軟化溫度比1號試樣提高了68℃,這是因為在溫度到達1460℃后,堇青石完全分解為莫來石和玻璃相[1]。耐火材料用的合成堇青石的原料雜質含量多(為了擴大堇青石生成溫度范圍,促進燒結),故高溫性能一般。藍晶石基莫來石由于雜質含量少,主晶相含量高,晶型好,高溫性能(荷重軟化溫度、蠕變率)遠高于同鋁含量的其它鋁硅系原料。

        1號、2號工藝抗熱震(1100℃水冷)次數均大于100次,滿足了陶瓷燃燒器磚熱震性能>100次的要求,100次熱震后試驗磚見圖3。從圖3中可以看出,兩者雖然都能在不破損的情況下完成100次熱震測試,但1號工藝的裂紋數量、寬度、長度均明顯小于2號工藝,由此可見莫來石-紅柱石-堇青石磚的抗熱震性能更優。
        分析認為藍晶石基莫來石是一種莫來石-高硅氧玻璃復相材料,其發育良好的莫來石晶體,分布均勻的網狀結構以及高粘度的富硅玻璃相,都對材料的抗熱震性具有改善作用,特別是其高粘度玻璃相的存在,不僅可以減少高溫下晶體間的滑移、提高材料的熱態機械性能,還有抑制裂紋延伸的作用[1]。 

        圖3 試驗磚抗熱震實驗后情況

        通過試驗數據分析得到以下結論:

        1、藍晶石基莫來石-紅柱石磚顯氣孔率、體積密度、荷重軟化溫度、蠕變率優于莫來石-紅柱石-堇青石磚。

        2、藍晶石基莫來石-紅柱石磚熱震>100次,能滿足熱風爐陶瓷燃燒器最苛刻熱震要求,但莫來石-紅柱石-堇青石磚的抗熱震性能更好。

        3、藍晶石基莫來石-紅柱石磚能夠替代莫來石-紅柱石-莫來石-堇青石磚,應用于熱風爐陶瓷燃燒器。

        參考文獻:

        [1]謝國鋒.藍晶石基莫來石-堇青石窯具材料的制備及其性能的研究[D].鄭州:鄭州大學,2016.  

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