隧道窑反应烧结合成铁铝尖晶石.pdf

第39卷第2期
非金属矿
2016年3月
Non-metallic Mines
March. 2016
隧道窑反应烧结合成铁铝尖晶石
李森封立杰2王前白佳海'贾元平2陈孝良2刘俊成”杜庆洋"
(1山东理工大学材料科学与工程学院,山东淄博255049;2淄博市鲁中耐火材料有限公司,山东淄博255138)
摘要以エ业氧化铝、铁磷铝钙石、石墨粉为原料,隧道窑内反应烧结合成铁铝尖晶石。研究了窑炉气氛、煅烧温度、保温时间对合成铁铝
尖晶石的影响。利用X射线衍射(XRD)表征合成试样的物相,柔用扫描电子显镜(SEM)观察和分析合成试样的形貌和分布。结果表明:送道
窖内反应燒结合成高纯度铁铝尖晶石的最佳条件是窑炉气氛(O2):CO)为03,般烧温度为1540℃,保温时间为5h。在最住条件下合成的铁
铝尖晶石结晶性好、外形规则,粒径约为6m,含量可达到98,26%6
关键词铁铝尖晶石;反应烧结;气氛控制;隧道窑
中图分类号:TQ175文献标识码:A文章编号:10008098(2016)02-0053-03
Synthesis of Hercynite by Reactive Sintering in Tunnel Kiin
Li Sen Feng Lijie Wang Qian Bai Jiahai Jia Yuanping Chen Xiaoliang'liu Juncheng Du Qingyang
(1 School of Materials Science and Engineering, Shandong University of Technology, Zibo, Shandong 255049; 2 Zibo City Luzhong Refractory
Co, Ltd, Zibo, Shandong 255138)
Abstract Hercynite was synthesized using industrial alumina, mill scale, and graphite powder as starting materials by reactive sintering in tunnel
kiln. The influence of kiln atmosphere, sintering temperature and holding time on the synthesis of hercynite were studied. The phase of synthesized
product were analyzed by X-ray diffraction(XRD) and the microstructure was observed with scanning electron microscopy(SEM The results
showed that the optimal conditions of ynthesis of high purity her nite were that the kiln atmosphere (0 ) F(CO)was 0.3, sintering temperature was
1540 C, holding time was h The en e n esized under the optimal coni ions had goo ystallinity and regular shape its particle size was
about 6 um and the content of hercynite can reached 98. 26%
Key words hercynite; reactive sintering; kiln atmosphere controlling; tunnel kiln
目前,我国水泥窑炉烧成带所用耐火材料大多以马淑龙等使用氮气保护气氛制备铁铝尖晶石。目
镁铬砖为主"2,其生产和使用过程中产生的大量六前,国内尚鲜见在工业窑炉中规模反应烧结合成铁铝
价铬(Cr)对环境造成了严重危害。镁铁铝尖晶尖晶石的报道,本实验在隧道窑内通过控制窑炉燃气
石砖是近年来逐渐兴起的新型无铬耐火材料,以其良气氛,不使用氮气保护,反应烧结合成铁铝尖晶石,并
好的高温柔韧性和抗水泥熟料侵蚀性,成为新一代水探讨窑炉气氛烧结温度和保温时间对合成产物的影
泥回转窑用无铬耐火材料。镁铁铝尖晶石砖的重响
要原料之一是铁铝尖晶石,但铁铝尖晶石在自然界的1实验部分
含量极少,只能依靠人工合成的方法制备。
1.1原料工业氧化铝,氧化铝质量分数98.8%
国内外合成铁铝尖晶石的主要方法是电熔法和45m;铁磷铝钙石,氧化亚铁与氧化铁质量分数
烧结法,电熔法是把原料完全熔融而合成铁铝尖晶94.5%,45um;石墨粉,碳质量分数990%,18um;甲
石,该方法成本和能耗比较高。烧结法是国内正在研基纤维素,工业级。
究的一种合成铁铝尖晶石的方法,其关键技术在于使1.2设备实验用窑炉为鲁中耐火材料有限公司
铁离子在高温下以二价铁(Fe2)的形式存在。大多隧道窑,其具体参数见表1。審炉进车系统;由一合
数的研究是在实验室中采用埋碳的方法或在氮气保TW-VM无级变速液压顶车机以3.6mh速度连续推
护气氛使二价铁(Fe2)在高温下稳定存在。张君博车。排烟系统:以窑头2号车位起,在窑墙上部均匀
等り采用埋磯法营造还原性气氛合成铁铝尖晶石,设置10对排烟孔,排烟温度不超过200"℃。加热系统:
从预热带至烧成带20个车位,均匀设置40个高速喷
收稿日期
嘴,两侧喷嘴水平交错排列,下排喷嘴的水平位置在
基金项目:山东省自主创新及成果转化专项“合成铁铝尖晶石陶瓷材
料的关键技术研究及其产业化”(2014ZZCX01404)
棚板架下。高温带交错设置两层。高速喷嘴的火焰
通讯作者,B-mail:qydu(@sdut.edu.cn;E-mail:jchliulasdutedu.cn。经过灼热的棚板间隙向上对流传热或辐射传热,使坯