2023/8/10
北京科技大学李勇教授作了题为“从耐火原料看中国冶金用耐火材料的近期发展”的报告,诠释铝硅系耐火原料的近期发展。
李教授首先分析了我国 Al2O3-Si02 质耐火原料的特点:天然耐火矿物中铝矶土资源丰富,主要分布在河南、山西和贵州等地,但高铝含量的矶土矿(I等矾土, Al2O3>80%)资源匮乏,且绝大多数应用干炼铝行业:高品位的“三石”(蓝,晶石、红石、硅线石)矿较少,中低品位和废弃固废矿(煤研石、废弃铝土矿、赤泥、冶金渣等)含量大。认为选矿后的尾矿、中低品位Al2O3-Si02质矿物的专业利用是我国铝硅质耐火原料的发展方向。 目前,均化的方法是Al2O3-Si02质天然矿物合理利用和专业利用的一种加工工艺,并得到快速发展,但需要探索合适的烧制办法,其中中低品位的Al2O3-Si02质矿(Al2O3含量 45%-70%),杂质含量低,由于二次莫来石化伴随的膨胀效应导致该类原料难烧结。中品位矶土基均质料二次莫来石化反应更为明显,采用隧道窑峻烧易倒窑,烧成安全性差。低铝含量的,矶土基均质料烧成设备选择范围更宽,可以采用均化障道窑或竖窑烧成。
建议可进一步探讨发展电熔工艺制备低铝矶土基的电熔莫来石。电熔低铝矶土矿的化学组成为:Al2O3-67.67%、Si02-14.20%、Ti02-5.38%、Fe2O3-0.11%,体积密度为3.05g/cm3。电熔法制备的矶土基莫来石材料具有致密度高,Fe2O3杂质含量低,莫来石晶体发育完善,Ti02以赋存石“是生产低蠕变砖、红柱石砖等治金耐火制品不可缺少的形态分布在莫来石中的特点。”三主原料,我国“三石”矿资源匮乏,大量依靠南非红柱石、澳洲蓝晶石等进口原料,可采用富硅硅线石、叶腊石等低铝矿物替代部分“三石”矿物。山西大同、内蒙蒙一带的煤矸石Al2O3 含量在45%-50%之间,具有杂质含量低 (尤其Fe2O3含量低)、存储量丰富的特点,是一种优良的低铝质耐火原料,煤研石基耐火原料的开发与应用得到快速发展。
总之,Al2O3-Si02天然原料组成确定其制品技术路线,比如:铁水包-铝碳体系(采用叶腊石碳化硅基)、热风炉低蠕变体系(采用普通烧结刚玉-大宗固弃制备的电熔莫来石为原料),杂质含量低的刚玉莫来石体系具有优良的抗碱蒸气和抗 CO 侵蚀性能。
棕刚玉是高铝矶土为原料在电弧炉中提纯除杂而成,其主要杂质包括: Ti203、 Ti (C,N,0)合金相 TiFeSi2 、低熔点相 Ca3Al2Si3 (Mg,Ti)012、铝酸钙 Ca0.95m g0.9Al10.1(Ti)017 以及 A14C3 和 C。1600。C氮气条件下热处理后,棕刚玉含 Ti 物相中Ti 元素发生脱氧,在低熔相中析出Ti(C,N),从而改善棕刚玉的性能。烧结刚玉原料按照体密分为三个等级:>3.45g/cm3、>3.55g/cm3、>3.65g/cm3:热风炉用刚玉-莫来石体系可以使用一些低密度的烧结刚玉,烧结刚玉体积密度一般在3.55g/cm3 ,致密化的烧结刚玉原料(3.65g/cm3)更适用于炼钢体系:滑板、连铸”三大件"、钢包、精炼包等。提升烧结刚玉的体积密度是世界难题,烧结刚玉体积密度达到3.65.65g/cm3 目前全球范围没有解决。
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