Nel campo dei materiali non metallici e refrattari, in particolare i refrattari, kyanite, sillimanite e andalusite sono chiamati collettivamente i "tre minerali," tutti appartenenti a materie prime minerali ad alto contenuto di alumina.
Le principali applicazioni di questi tre minerali in aggregati refrattari monolitici includono: (1) come aggregati refrattari, come l'uso di andalusite grossolana come aggregato refrattari; (2) come polveri refrattari,come l'uso di concentrati di andalusite e sillimanite come polveriTra i tre minerali, la kyanite è la più utilizzata.Questo perché il valore di espansione associato alla reazione di mullitizzazione della kyanite è il più alto, che lo rende un eccellente agente di espansione per i refrattari monolitici, contribuendo a compensare il restringimento dei refrattari ad alte temperature e migliorando le loro prestazioni ad alte temperature.
I. Applicazione dei tre minerali nei cassi refrattari
Studi recenti sull'applicazione dei tre minerali nei cassiferi refrattari si sono concentrati su quattro settori principali:
Applicazione della cianite nei cassi refrattariL'aggiunta di kyanite ai castabili consiste principalmente nell'utilizzo di kyanite provenienti da Hushan e Shuyang, con la kyanite di Tongbai che mostra il più alto valore di espansione,che lo rende particolarmente adatto come agente di espansione nei refrattari monoliticiQuando la cianite di Nanyang viene aggiunta ai canottieri, migliora il tasso di variazione lineare dei canottieri, eliminando le crepe di contrazione che possono verificarsi durante l'uso ad alta temperatura e il raffreddamento.in modo da prolungare la durata del materialeIn pratica, con le necessarie riparazioni al fondo della cucchiaia, una cucchiaia può essere utilizzata per 1200-1300 cicli.I cassabili ad alto contenuto di alluminio formulati con kyanite come agente di espansione mostrano un miglioramento del cambiamento lineare dopo il fuoco. Senza kyanite, i cambiamenti lineari post-furanti sono tutti negativi, aumentando con la temperatura. a 1.300 ° C, è -0,09%, e a 1.500 ° C, è -1,05%.la contrazione diminuisce o diventa un'espansione positiva- per i diversi gradi (0,175 mm o 0,09 mm) di cianite aggiunta all'8% o al 10%, i cassabili mostrano valori positivi a temperature comprese tra 1.300°C e 1.500°C,compensando efficacemente il restringimento ad alta temperatura e dimostrando allo stesso tempo l'espansioneIn produzione, la selezione della dimensione appropriata delle particelle del concentrato di cianite garantisce una riduzione minima (o molto bassa) alle alte temperature, pur mantenendo una elevata resistenza.una dimensione di particelle pari a 0.174·0.074 mm è considerato moderato.
2.Impatto dell'aggiunta di andalusite sulle proprietà da gettare(1)Applicazione dell'andalusite nei materiali di ferro
(1) Con l'operatività su larga scala degli altiforni, la forza di spazzatura del ferro fuso e della scorie aumenta, soprattutto nella vasca principale, dove le condizioni di lavoro sono sempre più dure.causando una riduzione della durata della vita. L'andalusite è utilizzata nella produzione di materiali principali per migliorare le loro prestazioni.074 mm) di andalusite sono aggiunti ai cassi di ferro, che aiuta a ridurre la porosità e a migliorare la resistenza alla compressione a temperatura ambiente, migliorando la stabilità allo shock termico.più elevate sono le sue prestazioni a temperature elevateLe casse con aggiunta di andalusite possono ottenere una produzione singola di ferro da 80.000 a 120.000 tonnellate da un altoforno di 250 m3, con riparazioni e patch in mezzo, con una durata di vita superiore a 1.5 milioni di tonnellate e riduzione dei costi di produzioneIl meccanismo utilizza principalmente la decomposizione dell'andalusite ad alte temperature per produrre una certa quantità di mullite e di fase liquida.che migliora la stabilità dello shock termico e la temperatura di ammorbidimento sotto carico dei cassabiliLa fase liquida generata non solo favorisce la sinterizzazione per legare strettamente la matrice e l'aggregato, ma riempie anche i vuoti.riducendo la porosità apparente e aumentando la resistenza alla compressione delle casse.
(2)Pre-trattamento della pistola di desolforazione con scartiLe pistole di desolforazione subiscono cambiamenti di temperatura estremi, in cui i danni generalmente derivano da crepe da stress termico piuttosto che dall'erosione.Migliorare la resistenza agli urti termici aiuta a prevenire le crepe e lo spalling nel corpo della pistolaL'aggiunta di andalusite compensa il restringimento, garantendo la stabilità del volume e migliorando le prestazioni.
Impatto dell'aggiunta di sillimanite e cianite sulle proprietà dei gettiL'aggiunta di sillimanite o di una combinazione di sillimanite e kyanite concentrati ai cassabili migliora i cambiamenti lineari dopo il fuoco.Questo influenza anche in modo significativo la temperatura di ammorbidimento sotto carico e la resistenza alla compressioneI concentrati di sillimanite di alto grado producono effetti più evidenti, ad esempio utilizzando come aggregato la sillimanite con un contenuto di Al2O3 del 59% e la bauxite di primo grado.la temperatura di ammorbidimento (4%) è superiore a 11,600°C; mentre l'uso di sillimanite con 48% di Al2O3 riduce la temperatura di ammorbidimento, come si vede nel campione SC-12 a 1,565°C.
Impatto dell'aggiunta di polvere minerale composta naturale di sillimanite e andalusite sulle proprietà dei gettiL'incorporazione di polveri minerali composite migliora la resistenza agli urti termici dei cassabili e riduce i cambiamenti lineari post-furanti.L'aggiunta adeguata di sillimanite naturale e di andalusite in polvere minerale composita a casse di basso contenuto di cemento e di alto contenuto di allumina porta a miglioramenti degli indicatori tecnici chiaveQuesto è dovuto principalmente alla significativa generazione di mullite all'interno della matrice.facilitando la formazione di mullite in situ e di mullite secondariaLa quantità ottimale di aggiunta per la polvere minerale composita è di circa il 5%.la kyanite è stata utilizzata principalmente come agente di espansione per compensare il restringimento nei castali refrattariTuttavia, con una maggiore comprensione, la combinazione di andalusite, sillimanite o i tre minerali migliora efficacemente la qualità dei materiali a base di Al2O3-SiO2,di una lunghezza non superiore a 50 mm,.
II. Applicazione dei tre minerali nelle materie plastiche refrattarie
In materia plastica refrattaria, il confronto di campioni con e senza cianite mostra che i primi mostrano un maggiore cambiamento lineare dopo la cottura a 1.400 °C, indicando un aumento dell'espansione,che favorisce la stabilità del quadro strutturale e riduce le crepe e le spazzatureLe variazioni lineari a 1600°C mostrano una leggera espansione rispetto a quelle a 1400°C.
III. Applicazione dei tre minerali nei materiali refrattari
Dopo l'aggiunta dei tre minerali, il cambiamento lineare nei materiali di rampa ad alto contenuto di allumina si sposta dal restringimento all'espansione dopo la cottura.con variazioni lineari a 1Il calore è aumentato di -0,40% a +1,60%, dimostrando il ruolo di agente di espansione dei tre minerali.l'aggiunta dei tre minerali non ha un effetto significativo sulla resistenza alla compressione dei materiali di rampa ad alto contenuto di allumina a 1La cianite e l'andalusite si decompongono rapidamente e non sono completamente mullitizzate a questa temperatura.
IV. Applicazione dei tre minerali nei materiali refrattari per la spruzzatura
I materiali refrattari per la spruzzatura sono materiali refrattari amorfi applicati con utensili pneumatici.medioI materiali di spruzzatura leggeri (0,5 ∼1,39 g/cm3) sono comunemente utilizzati come rivestimenti isolanti, mentre i materiali medi e pesanti (1,3 ∼1,3 g/cm3) sono utilizzati come rivestimenti isolanti.8 g/cm3 e superiore a 1.89 g/cm3) possono servire come rivestimenti di lavoro nei forni a bassa o media temperatura.camere di combustione di stufe a blast caldo, camere rigeneratrici, camere di miscelazione e varie pareti interne dei condotti di aria calda, che servono a isolare, trattenere il calore, migliorare la tenuta al gas e proteggere la pelle di ferro del forno.Il più grande altoforno cinese (con un volume superiore a 5,500 m3) utilizza anche materiali di spruzzatura refrattari.L'introduzione dei tre minerali non solo migliora i tassi di variazione lineare dei materiali refrattari per la spruzzatura, ma migliora anche le prestazioni del materiale introducendo nuove fasi di mulliteGli additivi di minerali possono essere di tipo singolo o composito.A seconda dei requisiti specifici per i refrattari a forma o senza forma, si deve scegliere il tipo o il tipo composito appropriato dei tre minerali.
V. Applicazione dei tre minerali nelle fanghe refrattarie
Con lo sviluppo di materiali refrattari senza forma, le lastre refrattari hanno visto ampi progressi nella ricerca e sviluppo, nella produzione e nei test.le scorie convenzionali non sono più in grado di soddisfare pienamente i requisiti di costruzione del fornoL'incorporazione di kyanite svolge un ruolo importante nelle nuove scorie refrattarie.la reazione di espansione mullitizzazione compensa il restringimento ad alte temperature.
VI. Applicazione dei tre minerali nei pezzi prefabbricati in blocchi di scorie ad alta resistenza
In componenti prefabbricati in blocchi di scorie ad alta resistenza per canali di scarico dell'altoforno, l'aggiunta di agenti di espansione consente al materiale di espandersi uniformemente a varie temperature,specialmente nell'intervallo 1000-1500°CQuesta espansione compensa o riduce il restringimento che si verifica a diverse temperature. L'uso di agenti di espansione può riempire le micro crepe causate dal restringimento della matrice e dallo stress interno.,migliorando così la stabilità del volume del materiale.
In sintesi, vari tipi di materiali refrattari amorfi, come i cassi, le materie plastiche, i materiali di rampa e le lastre refrattarie, utilizzano tre minerali: andalusite, kyanitee sillimanite in gradi diversiIl meccanismo primario consiste nella decomposizione di questi minerali ad alte temperature, con conseguente espansione del volume a causa della reazione di mullitizzazione,che compensa il restringimento dei materiali refrattari amorfi a temperature elevateQuesto processo porta ad una espansione lineare positiva, attenua la spaccatura strutturale e migliora la stabilità del volume dei materiali.
Inoltre, la decomposizione di questi tre minerali contribuisce positivamente alla temperatura di ammorbidimento e alla resistenza dei materiali.Altri agenti di espansione per materiali refrattari amorfi sono il quarzo (SiO2), che compensa anche il restringimento ad alta temperatura attraverso trasformazioni di fase, in primo luogo l'espansione associata alla trasformazione del α-quarzo (quarzo ad alta temperatura) in β-quarzo,poiché questa transizione presenta la variazione di volume più significativa.
Tuttavia, la cianite supera il quarzo in questa applicazione.produce cristalli mullitici che favoriscono le prestazioni alti-temperature del materialeDi conseguenza, la kyanite è comunemente utilizzata come agente di espansione in materiali refrattari amorfi, da sola o in combinazione con andalusite o sillimanite.
L'uso efficace di kyanite, andalusite e sillimanite attraverso le loro reazioni di mullitizzazione può migliorare significativamente le proprietà del materiale.e dimensioni delle particelle basate sulle temperature di funzionamento è essenzialeIn caso contrario, può portare a deterioramento interno, causando crepe di espansione e riduzione della densità e della resistenza dei materiali.
Questi metodi sfruttano le reazioni di decomposizione e di espansione dei tre minerali, nonché l'espansione associata alle trasformazioni di fase del quarzo,per compensare il restringimento ad alta temperatura dei materiali refrattari amorfi e migliorare la stabilità del volumeTuttavia, i benefici delle reazioni di espansione vanno oltre; per esempio,i mattoni a bassa scorrevolezza e le serie di mattoni ad alta aluminazione modificati utilizzati nelle stufe a blast caldo utilizzano reazioni di espansione interna per migliorare la temperatura di ammorbidimento del caricoPertanto, è fondamentale utilizzare efficacemente questi tre minerali per migliorare le prestazioni dei materiali refrattari.
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