Aplicación de cianita, andalusita y sillimanita en refractarios monolíticos

En el campo de los materiales no metálicos y refractarios, especialmente los refractarios, la cianita, la sillimanita y la andalusita se denominan colectivamente los "tres minerales," todos pertenecientes a materias primas minerales de alta alumina.

Las aplicaciones principales de estos tres minerales en los agregados refractarios monolíticos incluyen: (1) como agregados refractarios, como el uso de andalusita gruesa como agregado refractario; (2) como polvos refractarios,como el uso de concentrados de andalusita y sillimanita como polvosEntre los tres minerales, la kyanita es la más utilizada.Esto se debe a que el valor de expansión asociado con la reacción de mullitización de kyanita es el más alto, lo que lo convierte en un excelente agente de expansión para los refractarios monolíticos, ayudando a compensar la contracción de los refractarios a altas temperaturas y mejorando su rendimiento a altas temperaturas.

I. Aplicación de los tres minerales en materiales refractarios

Los estudios recientes sobre la aplicación de los tres minerales en los castables refractarios se han centrado en cuatro áreas principales:

1. Aplicación de la cianita en materiales refractariosLa adición de kyanita a los castables implica principalmente el uso de kyanita procedente de Hushan y Shuyang, con la kyanita de Tongbai mostrando el mayor valor de expansión,por lo que es particularmente adecuado como agente de expansión en refractarios monolíticosCuando la cianita de Nanyang se añade a los botones de cucharón, mejora la tasa de cambio lineal de los botones, eliminando las grietas de contracción que pueden ocurrir durante el uso y enfriamiento a altas temperaturas.así prolongando la vida útil del materialEn la práctica, con las reparaciones necesarias en el fondo de la cuchara, una cuchara puede utilizarse durante 1.200 a 1.300 ciclos.Los castables de alta alumina formulados con kyanita como agente de expansión muestran un mejor cambio lineal después de la cocciónSin kyanita, los cambios lineales posteriores a la cocción son todos negativos, aumentando con la temperatura. a 1.300 ° C, es -0.09%, y a 1.500 ° C, es -1.05%.la contracción disminuye o se convierte en expansión positiva; para diferentes grados (0,175 mm o 0,09 mm) de cianita añadida en un 8% o un 10%, los castables muestran valores positivos a temperaturas comprendidas entre 1.300°C y 1.500°C,compensando eficazmente la contracción a altas temperaturas al mismo tiempo que demuestra expansiónEn la producción, la selección del tamaño de partícula adecuado del concentrado de cianita garantiza una contracción mínima (o muy pequeña) a altas temperaturas, manteniendo al mismo tiempo una alta resistencia.un tamaño de partícula de 0.174 ∼0.074 mm se considera moderado.

2.Efectos de la adición de andalucita en las propiedades de fundiciónEn el caso de losAplicación de la andalucita en materiales de fosa de hierro

(1) Con la explotación a gran escala de los altos hornos, la fuerza de limpieza del hierro fundido y de la escoria aumenta, sobre todo en el canal principal, donde las condiciones de trabajo son cada vez más duras.que se traduce en una vida útil reducidaLa andalucita se utiliza en la producción de materiales de tralla principal para mejorar su rendimiento.074 mm) de andalucita se añaden a las barreras de hierro, lo que ayuda a reducir la porosidad y mejorar la resistencia a la compresión a temperatura ambiente, mejorando la estabilidad de choque térmico.cuanto mayor sea su rendimiento a altas temperaturasLos cañones con andalucita añadida pueden alcanzar una producción de hierro de entre 80.000 y 120.000 toneladas de un alto horno de 250 m3, con reparaciones y parches intermedios, lo que lleva a una vida útil superior a 1.5 millones de toneladas y costes de producción reducidosEl mecanismo utiliza principalmente la descomposición de la andalucita a altas temperaturas para producir una cierta cantidad de mullita y fase líquida.que mejora la estabilidad de choque térmico y la temperatura de ablandamiento bajo carga de los castablesLa fase líquida generada no sólo promueve la sinterización para unir estrechamente la matriz y el agregado, sino que también llena los vacíos.Reducción de la porosidad aparente y mejora de la resistencia a la compresión de los castables.

(2) ElPre-tratamiento de la pistola de desulfuración con barrasLas armas de desulfuración experimentan cambios de temperatura extremos, donde el daño generalmente surge de grietas por estrés térmico en lugar de erosión.Mejorar la resistencia al choque térmico de los castables ayuda a prevenir grietas y salpicaduras en el cuerpo de la pistolaLa adición de andalusita compensa la contracción, garantizando la estabilidad del volumen y mejorando el rendimiento.

1. Impacto de la adición de sillimanita y cianita en las propiedades de los fundidosLa adición de sillimanita o una combinación de concentrados de sillimanita y kyanita a los castables mejora los cambios lineales después de la cocción.Esto también afecta significativamente la temperatura de ablandamiento bajo carga y la resistencia a la compresiónLos concentrados de sillimanita de alto grado producen efectos más notables, por ejemplo, utilizando sillimanita con un contenido de Al2O3 del 59% y bauxita de primer grado como agregado.la temperatura de ablandamiento (4%) es superior a 1El uso de sillimanita con 48% de Al2O3 reduce la temperatura de ablandamiento, como se observa en la muestra SC-12 a 1.565°C.

2. Impacto de la adición de polvo mineral compuesto natural de sillimanita y andalucita en las propiedades de la fundiciónLa incorporación de polvos minerales compuestos mejora la resistencia al choque térmico de los castables y reduce los cambios lineales después de la cocción.La adición adecuada de polvo mineral compuesto de sillimanita natural y andalusita a los castigos de baja cimento y alta alumina conduce a mejoras en los indicadores técnicos claveEsto se debe principalmente a la importante generación de mullita dentro de la matriz. Los polvos minerales compuestos forman una fase líquida a temperaturas más bajas (1000-1300 °C),facilitando la formación de mullita in situ y mullita secundariaLa cantidad óptima de adición para el polvo mineral compuesto es de aproximadamente 5%.La kyanita se ha utilizado principalmente como agente de expansión para compensar el encogimiento en castables refractariosSin embargo, con una mayor comprensión, la combinación de andalusita, sillimanita o los tres minerales mejora efectivamente la calidad de los materiales a base de Al2O3-SiO2,con un contenido de aluminio superior o igual a 10%, pero no superior a 50%.

II. Aplicación de los tres minerales en plásticos refractarios

En los plásticos refractarios, la comparación de muestras con y sin cianita muestra que las primeras muestran un mayor cambio lineal después de cocer a 1.400 °C, lo que indica una mayor expansión,que beneficia a la estabilidad del marco estructural y reduce el agrietamiento y el desgasteLos cambios lineales a 1.600°C muestran una ligera expansión en comparación con los de 1.400°C.

III. Aplicación de los tres minerales en los materiales refractarios

Después de agregar los tres minerales, el cambio lineal en los materiales de rebote de alta alumina cambia de contracción a expansión después de la cocción.con cambios lineales en 1En la actualidad, la temperatura de los tres minerales se encuentra en un nivel muy bajo, con un aumento de -0,40% a +1,60%, lo que demuestra el papel de los tres minerales como agentes de expansión.la adición de los tres minerales no tiene un efecto significativo en la resistencia a la compresión de los materiales de rebote de alta alumina a 1En este punto de la temperatura, la cianita y la andalusita se descomponen rápidamente y no se mullitizan completamente.

IV. Aplicación de los tres minerales en materiales refractarios de pulverización

Los materiales de pulverización refractarios son materiales refractarios amorfos aplicados con herramientas neumáticas.medianoLos materiales de pulverización ligeros (0,5 ∼1,39 g/cm3) se utilizan comúnmente como revestimientos aislantes, mientras que los materiales medianos y pesados (1,3 ∼1,3 g/cm3) se utilizan como revestimientos aislantes.8 g/cm3 y superior a 1.89 g/cm3, respectivamente) pueden servir como revestimientos de trabajo en hornos de baja a media temperatura.cámaras de combustión de estufas de alta presión, cámaras regeneradoras, cámaras de mezcla y varias paredes interiores de conductos de aire caliente, que sirven para aislar, retener el calor, mejorar la estanqueidad al gas y proteger la piel de hierro del horno.El mayor alto horno de China (con un volumen superior a 5En el caso de los materiales de pulverización, los materiales de pulverización son también refractarios.La introducción de los tres minerales no sólo mejora las tasas de cambio lineal de los materiales de pulverización refractarios, sino que también mejora el rendimiento del material mediante la introducción de nuevas fases de mulliteLos minerales añadidos pueden ser de un solo tipo o compuestos. En los materiales de pulverización refractarios y en los castables, la adición de los tres minerales produce resultados positivos.Dependiendo de los requisitos específicos para los materiales refractarios con o sin forma, debe elegirse el tipo o tipo compuesto adecuado de los tres minerales.

V. Aplicación de los tres minerales en lodos refractarios

Con el desarrollo de materiales refractarios sin forma, las suspensiones refractarias han experimentado amplios avances en I + D, producción y pruebas.las levaduras convencionales ya no pueden satisfacer plenamente los requisitos de la construcción del hornoLa incorporación de kyanita juega un papel importante en las nuevas suspensiones refractarias.la reacción de expansión mullitización compensa la contracción a altas temperaturas.

VI. Aplicación de los tres minerales en piezas prefabricadas de bloques de lomo de alta resistencia

En los componentes prefabricados de bloques de escoria de alta resistencia para canales de captación de alto horno, la adición de agentes de expansión permite que el material se expanda uniformemente a través de diversas temperaturas,especialmente en el rango de 1000 a 1500 °CEsta expansión compensa o reduce la contracción que se produce en diferentes etapas de temperatura. El uso de agentes de expansión puede llenar micro grietas causadas por la contracción de la matriz y el estrés interno,Mejora así la estabilidad del volumen del material.

En resumen, varios tipos de materiales refractarios amorfos, tales como los castigos, los plásticos, los materiales de rebote y las suspensiones refractarias, utilizan tres minerales: andalusita, kyanita,y sillimanita en grados variablesEl mecanismo principal consiste en la descomposición de estos minerales a altas temperaturas, lo que resulta en una expansión del volumen debido a la reacción de mullitización,que compensa el encogimiento de los materiales refractarios amorfos a temperaturas elevadasEste proceso conduce a una expansión lineal positiva, mitiga la ruptura estructural y mejora la estabilidad del volumen de los materiales.

Además, la descomposición de estos tres minerales contribuye positivamente a la temperatura y resistencia de los materiales para suavizar la carga.Otros agentes de expansión para materiales refractarios amorfos incluyen el cuarzo (SiO2), que también compensa el encogimiento a altas temperaturas a través de transformaciones de fase, principalmente la expansión asociada a la transformación del α-cuarzo (cuarzo de alta temperatura) en β-cuarzo,ya que esta transición presenta el cambio de volumen más significativo.

Sin embargo, la cianita supera al cuarzo en esta aplicación.Produce cristales de mullita que benefician el rendimiento de alta temperatura del material.En consecuencia, la kyanita se utiliza comúnmente como agente de expansión en materiales refractarios amorfos, ya sea sola o en combinación con andalusita o sillimanita.

El uso eficaz de la kyanita, andalusita y sillimanita a través de sus reacciones de mullitización puede mejorar significativamente las propiedades del material.y el tamaño de las partículas basado en las temperaturas de funcionamiento es esencialDe lo contrario, puede provocar un deterioro interno, causando grietas de expansión y reducción de la densidad y resistencia de los materiales.

Estos métodos aprovechan la descomposición y las reacciones de expansión de los tres minerales, así como la expansión asociada con las transformaciones de fase de cuarzo,para compensar la contracción a altas temperaturas en materiales refractarios amorfos y mejorar la estabilidad del volumenSin embargo, los beneficios de las reacciones de expansión van más allá de esto; por ejemplo,Los ladrillos de baja deslizamiento y la serie de ladrillos modificados de alta alumina utilizados en estufas de alta presión utilizan reacciones de expansión interna para mejorar la temperatura de ablandamiento de la cargaPor lo tanto, es crucial utilizar eficazmente estos tres minerales para mejorar el rendimiento de los materiales refractarios.