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COREX气化炉用棕刚玉浇注料的技术要求
 

COREx熔融还原炼铁是目前唯一使用非炼焦煤直接生产铁水的非高炉工业化炼铁方法。COREX是由奥钢联开发的一种使用块矿或球团矿作原料、使用非焦煤作还原剂和燃料的熔融还原炼铁工艺。COREX这个名字的前两个字母CO代表Coal,是煤的意思;中间两个字母RE 代表Reduction,是还原的意思(炼铁就是还原过程);最后两个字母EX 是Extreme,是终极目标的意思。所以COREX完整的意思是直接用煤来炼铁作为它的终极目标。随着COREx熔融还原炼铁技术的成熟和完善,c0REx熔融还原工艺在进一步提高的基础上会有更大的发展空间。每座熔融气化炉关键部位所使用的不定形耐火材料达100 t以上,而国内企业还没有c0REx熔融气化炉配套用耐火材料的使用经验。宝钢罗泾迁建工程中的c0RExc3000还原气化炉用耐火材料全部依赖进口。该项目的研制成功,可以使COREx炼铁炉用耐火材料实现国产化,能为国家节约大量外汇,同时促进COREx炼铁技术在我国的发展,推动我国钢铁工业可持续发展。

一 :试验

主要原料有高纯棕刚玉、α-AL2O3,微粉、Si02微粉、纯铝酸钙水泥等。称取原料,浇注成40 mm×40mm×160mm的长条样,在110℃烘干后,再在l 200、l 500℃烧成。按相关标准检测试样的体积密度、显气孔率、耐压强度、抗折强度、线变化率。抗渣性:采用静态坩埚法,抗渣坩埚外形尺寸φ65mm×60mm,内孔尺寸φ25mm×30 mm,取自宝钢炉渣20 g,试验温度为1 500℃5 h。炉渣的化学组成为:Si02 32.15%,A1203 15.43%,Ti02  0.63%,Fe203  0.43%,CaO  48.48%,M90  1.59%,K20  0.19%,Na20  0.22%,S03 0.75%。抗碱性:采用棕刚玉预制块和赛隆刚玉砖、刚玉莫来石砖作对比试验。将试样切成20mm×20 mm×20mm的立方体,采用红柱石质匣钵埋入法,焦炭与碳酸钾按l:1的质量比混匀,将每种试样各四块依次排列埋入其中,将匣钵放入炉中,升温速度为10℃·min~,1100℃保温30 h。冷却后取出试样,进行体积、强度及K20含量测试。

二:结果与分析

2.1粒度级配

按Andreassen方程计算,浇注料中骨料部分的粒度分布系数q值不应高于O.30,适于振动施工刚玉浇注料的粒度分布系数q为0.29时,具有良好的流动性。

试验采用骨料8~5、5~3、3~1、≤1 mm四级配料,分布系数q为O.25、O.29、O.31及两种经验配比,粗颗粒、中颗粒、细粉质量比分别为 ①32:28:40 ②34:29:37 ③35:29:36 ④54:29:17 ⑤58:22:20,试样编号分别为1-5 #。颗粒级配的试验结果见表1

颗粒级配的实验结果

由表1可以看出,要获得相同的作业性,粗颗粒、中颗粒、细粉质量比为58:22:20的5 #配料用水量较少,各项物理指标也较好。也即增加颗粒的加入量可以提高浇注料的密度。

2.2 α-AL2O3微粉种类选择和加入量

以5#配比为基础,试验选用编号为y、s、z、b、j、c的六种α-AL2O3,微粉做对比试验,这六种α-AL2O3微粉的粒径分布和比表面积各不相同。采用的六种微粉尽管粒径分布不同,比表面积各异,但配制的浇注料的物理性能都能满足预期要求。相比之下,含微粉

c的配料用水量更小些(3.3%),各项物理指标也较好些。当选用α-AL2O3微粉c,加入量为3%~6%时,配料用水量相同,并且试样的物理指标也在目标值内。

2.3 uf-si02,种类选择和加入量

本试验选用国产微粉和埃肯微粉做对比试验,国产uf-siO2配料用水量3.5%,埃肯uf-Si02配料用水量3.3%。浇注料的物理性能见表2。可以看出,要达到相近的流动性,用国产uf-si02时,施工用水量多于用埃肯uf-SiO2的用水量,试验的各项物理指标都不如用进口微粉的试样。更为严重的是,因为国产微粉杂质含量高,1 500℃烧后试样发生鼓胀变形,而加进口微粉的试样1500℃烧后试样外观规整。为了制得质量优良的预制块,决定采用埃肯的uf—Si02。

试验选用埃肯微粉的加入量为3%、4%、5%、6%、7%做对比试验,试验结果列于表3。由表3可以看出,当uf—Si02加入量为3%一4%时,施工用水量较大,烧后线变化也较大,当加入量为5%~7%时,施工用水量较小,各项指标也在目标值内。

2.4水泥种类和加入量

刚玉预制块由于位于陶瓷杯中心和风口部位,为保证其良好的高温性能,由配料引入的ca0必须小于0.5%,所以该浇注料应为性能优良的超低水泥浇注料。试验选用CA一75G和Seacar71两种纯铝酸钙水泥做对比试验,加入量在0.5%~1.5%。结果发现,两种水泥当加人量为O.5%~1.5%时,各项物理指标都能满足要求。但前者杂质略高于后者,后者性能较为稳定,故决定采用seacar71水泥。

2.5配比确定

选用粗颗粒、中颗粒、细粉质量比为58:22:20,其中α-AL2O3,微粉加入量为6%,uf-Si02加人量为6%,seacar71水泥加入量为l%制备了棕刚玉浇注料

棕刚玉浇注料的抗渣结果为:切开坩埚,无明显的浸蚀渗透现象。

从抗碱试验来看,刚玉莫来石样完全溃散,无一完整的。赛隆刚玉样与棕刚玉浇注料试样完整无裂纹,其抗碱性试验结果见表4。棕刚玉浇注料有较好的抗碱性能,但与赛隆刚玉样相比,抗渣试验后体积膨胀较大,吸收的K2O也较多。

3结论

选用粗颗粒、中颗粒、细粉质量比为58:22:20,其中α-AL2O3,微粉加入量为6%,uf-siO2加入量为6%,seacar71水泥加入量为1%制备棕刚玉浇注料。浇注料的结构致密、高温线变化小、高温强度高、抗熔渣及铁水渗透侵蚀性好,在高温还原气氛下长期使用性能稳定,可以达到CORExc3000还原气化炉的要求。

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关键词:刚玉浇注料   
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