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硅质耐火泥

时间:2018-01-11 09:32 作者:艾米点击:

国标(YB/T 384-1991)和德标(DIN 1089-3) 都按化学成分将焦炉硅质耐火泥分为两个牌号,但相应牌号对硅质耐火泥化学成分的要求却明显不同,二者的具体差别见表1。

表1 国标和德标焦炉硅质耐火泥化学成分要求差异

国标和德标焦炉硅质耐火泥化学成分要求差异

由于硅质耐火泥通常配有含烧减组分的天然硅土和有机结合剂,所以同一材料显示的灼烧基和干燥基化学成分值是不一样的,干燥基要低于灼烧基。根据试验结果,目前我国硅质耐火泥的主要产地湖南醴陵的几个硅质耐火泥厂生产的硅质耐火泥,JGN-92牌号,干燥基SiO2含量几乎都能达到92.5%以上,灼减通常在1.5%左右;JGN-85牌号,干燥基SiO2含量几乎都能达到90.5%以上,灼减通常小于2.0%。如果折算成灼烧基计,差不多相当于SiO2含量94.0%以上和92.0%以上。也就是说,我国目前生产的硅质耐火泥,虽然标准要求的主成分比德标低,但实际上产品实物号德标要求的主成分基本是一致的。

我国目前生产的硅质耐火泥,在化学组成方面与德标要求最大的差别在于对杂质含量的要求。根据试验,湖南地区生产的焦炉硅质耐火泥,JGN-92牌号灼烧基杂质含量大体如下:Al2O3 2.0%~3.0%;Fe2O3 1.0~2.0% ;CaO 0.5%~ 1.0% ;TiO2、MgO、Na2O、K2O微量。

如果按德标要求,我国生产的硅质耐火泥,主成分基本符合要求,“Al2O3 +TiO2 ”杂质含量远优于指标要求,但“ Fe2O3 + CaO + MgO + Na2O + K2O”含量则严重超标,属于不合格产品。但德标对杂质种类及含量的要求是否合理,杂质种类和含量究竞对硅质耐火泥的性能有多大影响,是否必须满足德标要求才能满足超大型焦炉使用需要,并没有人进行这方面的研究工作。因此本文对此进行了试验研究。

本文认为杂质含量对硅质耐火泥使用性能的影响主要是高温特性,焦炉燃烧室最高极限温度小于1450℃,只要硅质耐火泥在1450℃的高温特性可以满足使用要求,即使杂质含量较高也是可以接受的。

我国标准对硅质耐火泥高温性能的要求是要求荷重软化温度T0.6大于1500℃,德标则要求“硅砖+火泥”砌体在使用温度下的蠕变不超出硅砖的±0.3%。由于国标要求的荷软指标是用升温法测试的,测试结果包含了测试仪器本身的热膨胀,硅质耐火泥自身的软化温度实际上要低于测试值很多,所以要求的荷软温度也比实际使用温度高出许多。而德标采用蠕变的测试方法检测高温性能,完全模拟了硅质耐火泥的实际使用条件,可直接从测试结果判定硅质耐火泥的耐高温性能是否能满足使用要求,是非常准确的测量方法,所以本文采用这一方法对SiO2含量94%以上(灼烧基)且杂质含量不同的硅质耐火泥配料进行了试验。

试验结果表明,主成分SiO2含量在94%以上, 但杂质含量不符合德标要求的硅质耐火泥,只要配比合理,荷软温度(升温法)可以高于国标要求,在极限使用条件(1450℃、荷重0.4MPa)下的蠕变也由于德标要求,其耐高温性能可以完全满足超大型焦炉使用要求。也就是说硅质耐火泥的杂质种类和含量没有必要符合德国标准。试验数据见表2。

表2 化学成分对硅质耐火泥高温性能的影响

化学成分对硅质耐火泥高温性能的影响

此外,从理论上讲,硅质耐火泥是作为硅砖砌筑接缝料使用的,硅质耐火泥的化学成分理应尽可能接近硅砖,才能保证硅砖与硅质耐火泥之间在长期的使用中不发生有客化学反应,从而获得较好的使用效果。但德标对硅质耐火泥(Al2O3+TiO2)杂质成分的要求远比硅砖(Al2O3≤1.5/2.0%)宽松,而对其他杂质(Fe2O3+ CaO+MgO + Na2O + K2O) 的要求又远比硅砖(Fe2O3≤1.0%; Ca0≤3.0%, Na2O+ K2O≤0.35%)苛刻。可见,德标对硅质耐火泥杂质成分的要求并不合理。所以我国超大型焦炉用硅质耐火泥杂质对成分的要求,没有必要采用德标。

不过,在对硅质耐火泥化学成分要求方面,德标以灼烧基为测试基准是比较科学的。这一点在 2010年新的硅质耐火泥国家标准审定时已经被采纳,新标准焦炉硅质耐火泥的牌号已与德标取得一致,都为灼烧基,牌号也是SiO2含量94%和91%两种,但杂质种类和含量没有要求。这从技术上讲是比较合理的。

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