資源描述：
《轉(zhuǎn)爐鋼渣熱態(tài)改性對鎂質(zhì)耐火材料的侵蝕行為.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、冶金之家網(wǎng)站轉(zhuǎn)爐鋼渣熱態(tài)改性對鎂質(zhì)耐火材料的侵蝕行為代文彬1，2，李宇1，2，蒼大強1，2，郭鵬3(1．鋼鐵冶金新技術(shù)國家重點實驗室，北京100083；2．北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院，北京100083；3．萊蕪鋼鐵集團泰東有限責任公司，山東萊蕪271104)摘要：以鎂質(zhì)坩堝為試驗容器，配制堿度分別為1．2、1．5、1．7、1．9、2．2、2．4的改性鋼渣并放置于坩堝中，以10℃·min-1的速率升溫至1570℃并保溫30min加熱熔化。研究了熱態(tài)改性鋼渣對鎂質(zhì)坩堝的侵蝕，并采用光學(xué)顯微鏡、SEM、EDS和XRD進一步分析了侵蝕行為。分析表明：改性鋼渣對鎂質(zhì)耐火材料的侵
2、蝕反應(yīng)主要在熔渣－坩堝界面處進行，熔渣堿度≤1．5時耐火材料侵蝕加重；由于鋼渣中鐵離子滲透進方鎂石晶體內(nèi)，形成彌散分布的顆粒狀富FeO固溶體和含F(xiàn)eO方鎂石基質(zhì)相，這兩種物相受內(nèi)部FeO、MgO質(zhì)量比和鋼渣中Al2O3含量的影響，選擇性地同渣中不同化學(xué)組分進行反應(yīng)而脫落溶解至鋼渣中。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐鋼渣；熱態(tài)改性；鎂質(zhì)耐火材料；侵蝕行為鋼渣是煉鋼生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，分為轉(zhuǎn)爐鋼渣、電弧爐鋼渣和精煉鋼渣，其中以轉(zhuǎn)爐鋼渣的理化性質(zhì)最復(fù)雜，資源化利用最困難。轉(zhuǎn)爐鋼渣中含有10%～30%的鐵，硬度大，破碎、粉磨困難；游離CaO含量高，隨時間的延長體積發(fā)生膨脹并逐漸粉化，造成環(huán)境
3、污染；用于水泥、混凝土?xí)r體積穩(wěn)定性差，限制了其使用量。剛出爐的轉(zhuǎn)爐鋼渣顯熱高，流動性好，但熱量回收困難［1］，余熱利用率低。為了利用轉(zhuǎn)爐鋼渣余熱并降低CaO含量，可以向熔渣中加入酸性組分，如SiO2、Al2O3等，以改善鋼渣固化后的使用性能［2］。這種通過改變?nèi)廴跔顟B(tài)下鋼渣組分而提升鋼渣性能的方法被稱為熱態(tài)改性，或者過程改性。由于在改性過程中熔渣組分發(fā)生劇烈波動，從高堿度渣逐漸轉(zhuǎn)變成中性或酸性渣，對耐火材料的影響非常劇烈。因此，選擇適宜并廉價的耐火材料對鋼渣改性過程非常關(guān)鍵。冶金容器內(nèi)襯常用的有硅質(zhì)、高鋁質(zhì)、鎂質(zhì)、碳質(zhì)、鋯質(zhì)等耐火材料［3］。由于熔融鋼渣屬于高堿度渣，在改
4、性過程中堿度是逐漸降低的，耐火材料中的SiO2和Al2O3易于同渣中的CaO反應(yīng)，不僅改變?nèi)墼M分，還加重耐火材料侵蝕程度［4］。如果耐火材料中含有碳，熔渣中的Fe離子在高溫下會發(fā)生還原反應(yīng)，形成許多孔隙［5］，隨著熔渣堿度和熔化溫度的降低，流動性好的渣易于沿這些孔隙滲透并侵蝕耐火材料［6］，也不利于耐火材料的長期使用。根據(jù)MgO在CaO－SiO2－FeO［6］渣中的等溫溶解度曲線，在堿度＞1的范圍內(nèi)，熔渣中的MgO溶解度＜15%，對堿性熔渣組分影響較小。國內(nèi)外有關(guān)轉(zhuǎn)爐鋼渣對鎂質(zhì)材料侵蝕行為的研究較多［7－10］，而鋼渣的熱態(tài)改性過程對鎂質(zhì)材料侵蝕行為的研究卻較少，所以，
5、本試驗中選用粉煤灰(硅鋁質(zhì)原料)作為酸性改性劑，選擇鎂質(zhì)耐火材料—鎂質(zhì)坩堝為研究對象，研究鋼渣熱態(tài)改性過程對鎂質(zhì)耐火材料的侵蝕行為，為轉(zhuǎn)爐鋼渣熱態(tài)改性后耐火材料的應(yīng)用提供借鑒。1試驗過程采用萊蕪鋼鐵廠轉(zhuǎn)爐鋼渣、萊蕪熱電廠粉煤灰作為試驗原料。選用高純電熔鎂砂經(jīng)等靜壓成型的鎂質(zhì)坩堝作為熱態(tài)改性試驗容器，ω(MgO)＞99%，坩堝主晶相為方鎂石晶體，體積密度2．9～3．1g·cm-3，顯氣孔率14%～19%。各原料化學(xué)組成見表1。冶金之家網(wǎng)站將破碎后的鋼渣和粉煤灰按照表2中的比例稱量、混合均勻后，倒入鎂質(zhì)坩堝內(nèi)，然后將坩堝置于硅鉬棒電阻爐內(nèi)，以10℃·min-1的速率升溫至15
6、70℃并保溫30min。熔化期間，利用鋼棒插入坩堝內(nèi)攪拌渣液，以促進原料反應(yīng)及均化。待渣液同坩堝隨爐冷卻至室溫后，將其破碎并觀察渣液侵蝕坩堝情況。取改性渣與坩堝壁交界面處附近的部分碎塊樣放入金相試樣鑲嵌機(型號：XQ－1，上海金相機械設(shè)備有限公司)內(nèi)的樣腔中，然后添加適量的鑲嵌料，再放入壓塊并擰緊蓋板，打開開關(guān)，旋動手輪至壓力燈亮，待鑲嵌機升溫至120℃并保溫一定時間后，關(guān)閉開關(guān)便可取出鑲嵌試樣。鑲嵌試樣經(jīng)研磨、拋光后得到光片，將其置于金相偏光顯微鏡(型號：9XB－PC，上海永亨光學(xué)儀器制造有限公司)下觀察坩堝侵蝕的組織形貌。將光片試樣噴碳后置于電子掃描顯微鏡(型號：ZE
7、ISSEV018，德國CARLZEISS公司)下觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)并進行EDS分析。取鋼渣－坩堝交界面處的碎樣，用錘子敲掉碎樣中的固渣，將剩余呈黑色被侵蝕的坩堝壁經(jīng)粉磨后進行XRD測試(型號：MAC－21，日本瑪柯科學(xué)儀器公司生產(chǎn)，掃描速度10°·min-1，掃描范圍10°～90°)。2結(jié)果及分析2．1試驗結(jié)果G1鋼渣液侵蝕后坩堝的情況見圖1(a)，被不同鋼渣液侵蝕界面處附近的碎塊鑲嵌樣經(jīng)磨樣拋光后的光片見圖1(b)。冶金之家網(wǎng)站從圖1可以看出：整體上鋼渣與坩堝雖然仍保持著明顯柔滑的分界面，但由于鋼渣沿著耐火材料孔隙處向內(nèi)部滲透侵蝕
