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中心教师参加第十六届全国不定形耐火材料学术会议

发布者:高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心发布时间:2021-09-30浏览次数:10

第十六届全国不定形耐火材料学术会议2021927日上午在浙江长兴开元名都大酒店隆重开幕。来自全国耐火材料及上下游行业的科研院所、高校、生产企业等单位的400余名代表相约长兴,齐聚一堂,共同见证了这一盛会。我中心鄢文、廖宁分别做了题为“节能轻量化耐火浇注料的显微结构与性能研究”和“沸石对铝酸钙水泥水化和Al2O3-SiC-C浇注料性能影响研究”的主题报告。

为实现碳达峰、碳中和目标,钢铁、建材和石化等高温工业低碳化发展势在必行。耐火材料作为高温工业窑炉的炉衬材料,是高温工业节能减排、低碳发展的重要保障。耐火浇注料具有不需烧成、易施工和整体气密性好等特点,是耐火材料的重要组成部分,但现有高温窑炉工作层用耐火浇注料所用骨料致密,导热系数高,导致窑炉热量损失大、能耗高。

针对上述问题,鄢文教授提出了采用微孔多孔骨料替代致密骨料对耐火材料进行轻量化设计的技术思路,制备了轻量化莫来石-刚玉耐火浇注料和轻量化方镁石-镁铝尖晶石耐火浇注料,并探究了骨料气孔率对轻量化耐火浇注料显微结构和性能的影响,旨在降低加热炉、中间包等工作层用耐火浇注料导热系数,为高温工业窑炉节能降耗提供新的途径。总体而言,采用微孔多孔骨料替代致密骨料对耐火浇注料进行轻量化设计是可行的,骨料/基质界面形成更好的界面结合,避免了骨料多孔化后力学性能下降的缺陷,从而在降低导热系数的同时提高力学性能。

水泥结合Al2O3-SiC-C浇注料由于其良好的施工性能、抗热震性和抗氧化性而广泛应用于高炉出铁沟各部位。但是,由于氧化钙的引入导致高温抗渣侵蚀和力学性能的退化,水泥的引入量受到严格限制。如何在超低水泥的条件下充分发挥其作用,成为重点研究方向。廖宁研究认为,铝酸钙水泥的水化受多重因素影响,例如温度、湿度、养护时间、减水剂、高比表面积外加剂等。其中引入高比表面积添加剂是调控水泥水化的最有效手段之一。

对于硅酸盐水泥而言,研究发现引入铝硅系具有沸石结构的矿物能够诱导水泥的水化,并提高力学性能,但需要考虑对施工性能影响。对铝酸钙水泥而言,有研究者认为在特定温度下沸石结构添加剂可以促进水泥水化,但具体作用机制并未揭示。为此,首先对比研究了不同养护温度下纯铝酸钙水泥及沸石复合铝酸钙水泥的水化过程,进而研究了沸石复合水泥结合Al2O3-SiC-C浇注料的性能。

结果表明:沸石引入能够充分利用其高比表面积吸附水泥水化释放的钙离子和铝羟基,从而为水化相提供更多的形核位点。对于纯水泥而言,25时出现异常水化现象,引入沸石可避免该现象;沸石复合铝酸钙水泥随着养护温度升高,水化程度逐渐提高。将沸石复合水泥用于Al2O3-SiC-C浇注料中,在降低氧化钙引入的条件下显著改善脱模、高温力学性能以及荷重软化温度。