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MgAl_2O_4-铝酸钙系复相耐高温材料的物相设计及性能研究

孙占兴

   本研究充分利用白云石矿中的钙、镁成份,通过使其与铝源发生固相反应,制备了MgAl_2O_4-铝酸钙系复相耐高温材料,并对其胶凝性能及在棕刚玉基耐火浇注料中作为胶结剂的应用性能进行了研究,实现了白云石的高效利用。实验中首先利用TG-DTA、XRD测试方法对河北灵寿产白云石矿的热分解机制进行了分析,从而确定了固相反应前期的升温制度。然后分别利用α-Al_2O_3、Al(OH)_3、γ- Al_2O_3作为铝源与白云石发生固相反应,成功制备了符合理论物相组成的MgAl2O4-铝酸钙系复相耐高温材料,并通过XRD、EDS、SEM等测试方法进行了详细分析。在实验中对三种不同物相组成的复相材料的细度、标准胶砂稠度用水量、初凝时间、终凝时间以及抗折、抗压强度做了测试与分析,并与国家标准进行了对比。实验最后利用合成的三种典型的复相材料以及纯铝酸盐水泥分别作为胶结剂制备了棕刚玉基耐火浇注料,对其热处理后的线变化率、抗折、抗压强度以及抗渣侵蚀性能做了对比,并通过XRD图谱、SEM照片进行了详细分析。 通过实验主要得到以下结论:白云石在煅烧过程中是以复盐的形式分解的,700℃前只有MgO、CaxMg(2-x)(CO_3)_2存在,在700℃~900℃会同时有CaO、MgO两种物相的产生,在900℃时已分解完全;α-Al_2O_3、Al(OH)_3、γ- Al_2O_3都可以作为铝源与白云石在1500℃合成符合理论物相组成的MgAl2O4-铝酸钙系复相耐高温材料,且合成过程中的物相的生成及组成变化趋于一致;本实验中合成的三种典型的不同物相组成的复相材料的细度、初凝时间、终凝时间以及抗折、抗压强度都基本符合国家标准(GB/T 205-2000),CA、CA2物相的含量多少直接影响凝结时间及强度的变化。CA含量越高,凝结时间越短,早期强度越高,后期强度增长慢。CA_2与之相反;伴随CA6物相在热处理过程中的形成及长大,浇注料的线变化率随热处理温度的升高先增大后减小,浇注料的抗折、抗压强度随热处理温度的升高增加迅速,并且随复相材料物相的组成呈规律性变化;铁渣侵蚀实验中,利用MgAl_2_O4-铝酸钙系复相耐高温材料作为胶结剂的浇注料抗渣侵蚀性能远远好于纯铝酸钙水泥,主要是由于复相提供的MgAl_2O_4作为晶种,可以促使侵蚀过程中原位生成新的MA,其在一定空间内的体积膨胀使浇注料的致密度增加,孔隙率减小,对渣的侵蚀起到了很好的阻隔作用。……   
[关键词]:白云石;铝源;物相设计;MgAl_2O_4-铝酸钙系复相材料
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:中国地质大学(北京)2009年
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