Onderzoek en toepassing van lage thermische geleidbaarheid magnesium-aluminium spinel bakstenen warmte-isolatieprestaties
Samenvatting: Om het probleem van een hoge thermische geleidbaarheid van magnesium-aluminium spinel bakstenen, de sinterende eigenschappen en microstructuur van zeldzame aardoxide-gedoteerde poreuze magnesium-aluminium spinel refractair aggregaat te oplossen, werden onderzocht. 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 gesinterd op 1600 graden met een warmtebehoud van respectievelijk 3H, en de monsters werden bepaald door de bulkdichtheid, de schijnbare porositeit en de gesinterde monsters te sinteren door XRD, SEM, ED's en andere middelen van karakterisering van zijn fysieke fase-samenstelling en microstructuur, om de zeldzame aarde-oxides te onthullen op de poreuze magnesium-aldus spinume-spinume-reactieproces mechanisme. De introductie van zeldzame aardoxiden op het sinteren van magnesium-aluminium spinel heeft een promotie-effect, de bulkdichtheid van het monster, druksterkte van het monster in de SM3O2-toevoeging van 1,5 WT% bereikte een maximum, respectievelijk 2,28 g\/cm³ en 50,5 mpa. Zeldzame aardoxiden met magnesium-aluminium spinel om een vervangende vaste oplossing te vormen, waardoor het sinteren van magnesium-aluminium spinelkwandeling, de kationische vacatures en de magnesium-aluminium spinelkristalroosterafwijkingen bevordert. Gunstig voor de ontwikkeling en groei van magnesium-aluminium spinelkristallen, door de producten die van deze grondstof zijn gemaakt, heeft een aanzienlijke vermindering van de thermische geleidbaarheid dan vergelijkbare producten.
1.
Op dit moment is het Cement Rotary Kil -energieverbruik van China zeer ernstig, met name de bestaande cement roterende oven voor en na de overgangszone refractaire materialen zonder de bescherming van de ovenhuid, refractaire bakstenen zijn direct onderhevig aan materiaalerosie, thermische belasting en mechanische stressimpact, het gebruik van zeer harde omstandigheden. Op dit moment gebruiken de grootschalige cement van China Rotary Kiln-overgangszone over het algemeen silicariaalsteen, silica rode baksteen of magnesia-aluminium spinel baksteen, servicelevens in feite voldoen aan de vereisten van de cementproductie. Vanwege het magnesium-aluminium spinel baksteen en silicarectrak, silica rode bakstenen thermische geleidbaarheid, magnesium-aluminium spinel baksteen groter dan of gelijk aan 3. 0 met mak, silica baksteen groter dan of gelijk aan 2.8 w\/mk, een gemiddelde van het Cement Rotary Kiln-werkingsproces en de overgangszonetemperatuur is te hoog, een gemiddelde van het Cement Rotary Kiln-werkingsproces van het Cement Rotary Kiln-werking. Dus tot 400 graden. Hogere cilinderwandtemperatuur brengt een reeks problemen met zich mee, zoals het verhogen van het kolenverbruik van cement tonnen klinker, waardoor de emissie van vervuilende gassen wordt verhoogd en ernstig "rode oven" veroorzaakt, wat de veilige werking van cement roterende oven beïnvloedt.
Voorzienende lichtgewicht voornamelijk door de introductie van een bepaalde hoeveelheid poriën in het materiaal, zonder de sterkte van het vuurvast materiaal tegelijkertijd aanzienlijk te verminderen, heeft een lagere thermische geleidbaarheid; In energiebesparing kan tegelijkertijd ook het verbruik van middelen tijdens het voorbereiding en service van grondstof verminderen, is een richting van het onderzoek en de ontwikkeling van refractaire materialen. Daarom is de ontwikkeling van nieuwe lage thermische geleidbaarheid magnesia-aluminium spinel lichtgewicht vuurvastheden van grote praktische betekenis voor energiebesparing en consumptiereductie in de cementindustrie.
2.Test
2.1test materiaal
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 Stabilisator van het schuim en yttriumoxide (Y2O3), ytterbiumoxide (YB2O3), lanthanumoxide (LA2O3) en samariumoxide (SM2O3) als additieven.
Tabel 1 Chemische samenstelling van grondstoffen
2.2 Testformulering en monsterbereiding
Alumina and electrofused magnesium sand mixed with 1:1 (molar ratio), rare earth oxides as additives, and then add 35% of water, 0.01 wt% foaming agent and 0.1 wt% foam stabilizer, the prepared slurry into the mixer for 5 min, poured into the 40 mm × 40 mm × 40 mm molds, in the process Gietvormen moeten worden geladen met materialen en bonzen, vullen de vormen met vol materiaal nadat de mal op de testformule is weergegeven in tabel 2.
Tabel 2 Experimentele formuleringen (WT%)
2.3 Specimenbehandeling en prestatietests
Na het vormen werden de monsters 24 uur op natuurlijke wijze gedroogd en vervolgens gedurende 12 uur in een droogdoos gedemiteld in een droogdoos. Ten slotte werden de gedroogde monsters gecalcineerd op 1600 graden gedurende 3 uur. De fysieke samenstelling werd geanalyseerd met behulp van een röntgendiffractieanalysator (panalytische X'pert poederdiffractometer) en de bulkdichtheid, schijnbare porositeit en kamertemperatuurcompresssterkte van de monsters werden respectievelijk gemeten. De bulkdichtheid, de schijnbare porositeit en de druksterkte van de kamertemperatuur van de monsters werden gemeten.
3. Analyse en bespreking van experimentele resultaten
Fig. 1 -relatie tussen verschillende zeldzame aardoxiden en bulkdichtheid en schijnbare porositeit van specimens
De effecten van verschillende zeldzame aardoxiden op de bulkdichtheid en schijnbare porositeit van magnesium-aluminium spinel lichtgewicht aggregaat worden getoond in figuur 1. Zoals kan worden gezien uit de figuur, het monster zonder toegevoegde zeldzame aardoxiden mineralizer heeft de laagste bulkdichtheid en alle vier zeldzame aardoxiden hebben het effect van het promotie van het monster van het monster. Het monster met de toevoeging van SM2O3 had de hoogste bulkdichtheid en de laagste schijnbare porositeit van respectievelijk 2,15 g\/cm³ en 35,27%. Toen 1 gew.% YB2O3 werd toegevoegd, hadden de monsters een relatief hoge bulkdichtheid en schijnbare porositeit van respectievelijk 2,13 g\/cm³ en 47,77%.
Fig. 2 Effect van verschillende zeldzame aardoxiden op de druksterkte van monsters bij kamertemperatuur
De effecten van verschillende zeldzame aardoxiden op de druksterkte van de monsters worden getoond in Fig. 2. Uit de figuur is te zien dat de toevoeging van zeldzame aardoxiden bevorderlijk is om de druksterkte van Mg-Al-spinellichtgewicht aggregaat te verbeteren, en de compressieve sterkte is het hoogst wanneer de toevoeging van SM2O3 1 WT%is, die 46,8 MPA is. Dit is voornamelijk te wijten aan het feit dat de sinterhury-promoterende eigenschap van SM2O3 de beste is, en het resultaat is ook consistent met de resultaten van de bulkdichtheidstest.
Fig. 3 röntgendiffractiepatronen van monsters met verschillende zeldzame aardoxide-additieven
De röntgendiffractiepatronen van de monsters met 1 gew.% Gehoed van verschillende soorten zeldzame aardoxiden worden getoond in Fig. 3. De monsters zonder toegevoegde zeldzame aardoxiden vertoonden intense diffractiepieken toegeschreven aan MGO die rond 46 graden. De MGO -diffractie piekt daarentegen na 46 graden in de monsters gedoteerd met Y2O3, SM2O3 en La2O3 zijn duidelijk verzwakt of verdwenen zelfs, wat aangeeft dat de ontwikkeling en vorming van MGAL2O4 vollediger is in deze drie monsters. Het is vermeldenswaard dat in het YB2O3-monster de diffractiepiek bij 46 graden nog steeds duidelijk is, wat aantoont dat het sinterbevorderende effect van YB2O3 slechter is dan dat van de andere drie zeldzame aardoxiden.
Samenvattend van de resultaten is te zien dat de toevoeging van zeldzame aardoxiden als mineralisatiemiddelen de vorming van MGAL2O4 effectief kan bevorderen, waarin de monsters met de toevoeging van SM2O3 een relatief hoge bulkdichtheid en druksterkte hebben. Daarom werd het effect van de toevoeging van SM2O3 op de bulkdichtheid en de schijnbare porositeit van de monsters specifiek onderzocht en de resultaten worden getoond in Fig. 4.
Fig. 4 Effect van verschillende SM2O3 -toevoegingen op schijnbare porositeit en bulkdichtheid van specimens
De relatie tussen SM2O3 -toevoeging en de schijnbare porositeit en de bulkdichtheid van de monsters wordt getoond in Fig. 4. Uit de figuur is te zien dat de variatietrends van schijnbare porositeit en bulkdichtheid tegengesteld zijn. Met het verhogen van het samariumoxidegehalte in het monster, neemt de schijnbare porositeit af en neemt de bulkdichtheid toe met de toename van de hoeveelheid samariumoxide in het bereik van 0 ~ 1,5 gew.%. Toen het samariumoxidegehalte 1,5 gew.%Was, was de porositeit de laagste en was de bulkdichtheid het hoogst. Toen het samariumoxidegehalte echter hoger was dan 1,5 gew.
Fig. 5 Effect van verschillende inhoud van SM2O3 op de druksterkte van monsters bij kamertemperatuur
De relatie tussen verschillende samariumoxide -inhoud en de kamertemperatuurstopsterkte van de monsters wordt getoond in Fig. 5. Zoals te zien is in de figuur, wanneer het samariumoxidegehalte in het monster in het bereik van 0} ~ 1,5 WT%ligt, is de normale temperatuurcompresssterkte van het specimen evenredig aan de verandering van de samariumoxidegehalte. Wanneer het samariumoxidegehalte 1,5 gew.% Is, is de druksterkte van het monster de maximale waarde, die 94% hoger is dan die van het monster zonder samariumoxide. Toen het samariumoxidegehalte echter meer dan 1,5 gew.%Overtrof, begon de druksterkte bij kamertemperatuur te dalen. Het laat zien dat de toevoeging van samariumoxide de druksterkte van Mg-alse lichtgewicht aggregaat kan verbeteren.
XRD van de monsters met verschillende inhoud van SM2O3 toegevoegd, de bereide monsters hebben sterke MGAL2O4 -diffractiepieken. Vergelijking met de diffractogrammen van de monsters zonder additieven in Fig. 3 onthult dat de MGO -diffractiepieken van de SM2O 3- bevattende monsters relatief vlak zijn, waaronder de diffractiepieken van magnesiumoxide het meest plat zijn wanneer de SM2O3 -toevoeging 1,5 WT%is. Dit laat zien dat de toevoeging van SM2O3 de vorming van magnesium-aluminium spinel kan bevorderen. Het is ook de moeite waard om op te merken dat SM2O3 na 34,2 graden en 23,7 graden (1,5 gew.%) Reageerde met de onzuiverheden in de grondstof om een hoog smeltpunt te genereren zeldzame aardsilicaatfase Ca2SM8 (SiO4) 6o2 die het oorspronkelijke lage smeltpuntsilicaatglasbeeld vervangt, wat nuttig is voor de sinters en hoge temperatuur properties van het materiaal. The magnesium-aluminum spinel peaks and magnesite peaks of the prepared samples were shifted to a certain extent, which was mainly due to the 4f electron-layer structure and chemical activity of the rare-earth ion Sm3+ (r=0.0964 nm) that caused solid solution of the particles, lattice distortion, and lattice activation, which ultimately bevorderde de sintering.
4. Conclusie
In de synthese van Mg-Al-spinel lichtgewicht aggregaat, kan de toevoeging van yttriumoxide, ytterbiumoxide, lanthanumoxide en samariumoxide de bulkdichtheid vergroten, de schijnbare porositeit vermindert, de compressieve sterkte verhogen en de vorming van mg-al-spoeders bevorderen, waarvan de sintering-prestatie van de samariumoxidetomieter is om meer te wijten te zijn. Wanneer de toevoeging van SM2O3 1,5 gew.%Bereikt, heeft het monster de laagste porositeit en de hoogste bulkdichtheid van respectievelijk 2,28 g\/cm³ en 31,72%.
5. Applicaties
Door de bovengenoemde technologie, worden lage thermische geleidbaarheid multi-layer composiet magnesium-aluminium spinel bakstenen toegepast in 24-32 meters, de gemiddelde temperatuur is 43 graden lager dan die van magnesium-aluminium spinelstenen en de levensduur bereikt meer dan 12 maanden. Lage thermische geleidbaarheid magnesium-aluminium spinel bakstenen worden niet alleen door de klanten in eigen land erkend, maar zijn ook in veel roterende ovens toegepast door buitenlandse klanten zoals Mexico-cement en Turkije, en zijn zeer geprezen.
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 van de isolatielaag. Zirkonia-versterkte aluminiumoxide vezelbord met uitstekende weerstand tegen hoge temperatuur werd geselecteerd als het materiaal voor de thermische isolatielaag door de studie van verschillende thermische isolatiematerialen. Tijdens het voorbereidingsproces wordt het innovatieve productieproces gebruikt om gelijktijdig vormen en schieten te realiseren, het proces te vereenvoudigen, de kosten te verlagen en de productie -efficiëntie te verbeteren. Lage thermische geleidbaarheid magnesium-aluminium spinel bakstenen thermische geleidbaarheid 2. 4-2. 5W\/(mk) is veel lager dan de huidige markt gewone magnesium-aluminium spinel bakstenen 3. 0-3. 3W\/(mk).
Door de feitelijke toepassing van klantenfeedback lage thermische geleidbaarheid Meerlagen composiet magnesium-aluminium spinel bakstenen kunnen de temperatuur van de cilinder op de overgangszone van de cementoven, energiebesparing en voordelen van koolstofreductie effectief verlagen. Voor de cement Rotary Kiln energiebesparing en emissiereductie biedt een nieuwe richting.
Zinfon Refractory Technology Co., Ltd
Wij zijn een vuurvast materiaalleverancier die R&D, productie, constructie, opslag en handel integreert.
We bieden verschillende magnesia- en aluminiumoxide -vuurvaste handelingen, waaronder zowel gevormde als niet -vormige producten, grondstoffen en gerelateerde chemische producten.
We zijn gecertificeerd voor ISO9001, ISO14001, ISO45001 en andere nationale en lokale certificeringen als volgt: