Fe_2O_3微粉添加对MgO_CaO系耐火材料烧结性能及抗水化性能的影响

16中国冶金第19卷

料,该原料(质量分数)中的CaO和MgO之和大于99%,其中w(MgO)/w(CaO)为4。添加剂为Fe2O3微粉(>99%),粒度小于5μm。1.2　试验过程

将上述原料粉碎并研磨至80μm以下,然后分别添加质量分数为0、0.2%、015%、1%和3%的Fe2O3微粉,在球磨罐中干混24h后,置于干燥箱中在120℃下干燥12h。将干燥后的原料以200MPa的压力压制成直径为50mm,高度约为15mm

的试样。将试样置于MoSi2电阻炉内,并以8℃/min的升温速率加热至1000℃,再以5℃/min的升温速率加热至1600℃,保温4h后炉冷。对烧成后的耐火材料试样,测量其显气孔率、体积密度和抗水化性能。抗水化性能的测试方法是将烧成的试样置于温度为60℃,相对湿度为75%的恒温恒湿箱内保持144h,然后用式(1)计算出试样的粉化率并作为评价耐火材料抗水化性能的指标。

θ=(m0-m1)/m0×(1)100%

θ式中,

值越小,。

2　结果与讨论

2.1　Fe2O3微粉对耐火材料烧结和抗水化性能的

影响

图1示出了Fe2O3微粉对MgO2CaO系耐火材料试样体积密度和显气孔率的影响。由图1可见,Fe2O3微粉对耐火材料的体积密度和显气孔率具有显著影响。当Fe2O3添加量在0～3%时,随着Fe2O3的增加,体积密度先增加后减小,显气孔率则先减小后增加,两者均在Fe2O3为1%处出现极值。当Fe2O3的添加量在012%～015%的范围内变化时,试样的显气孔率和体积密度的变化最明显。当Fe2O3微粉的添加量大于1%时,其添加量对试样

2.2　物相组成及显微结构

图3示出了添加1%Fe2O3微粉的MgO2CaO系耐火材料试样在1600℃下烧结4h后的X射线衍射分析结果。由图3可见,添加的Fe2O3与试样中的CaO组分反应生成了2CaO Fe2O3。由于

),可以在晶粒表2CaO Fe2O3的熔点较低(1438℃

面形成液相保护膜,促进MgO和CaO晶粒长大,从

而形成网络结构。图4示出了添加1%Fe2O3微粉的MgO2CaO系耐火材料试样烧结后的扫描电镜照片。通过能谱分析可知照片中的白色物质是2CaO Fe2O3,其包裹在CaO和MgO晶粒周围,减少

的显气孔率和体积密度的影响作用减小。

　　图2示出了Fe2O3微粉对MgO2CaO系耐火材料抗水化性能的影响。耐火材料试样的粉化率的变化趋势和显气孔率的变化趋势基本一致。表明随着Fe2O3微粉添加量的增加,其抗水化效果显著提高,

并且在添加量为1%时效果最好,其粉化率仅为1146%。因此,通过添加Fe2O3微粉可以显著提高MgO2CaO系耐火材料的抗水化性能

。

了H2O与其接触的机会,提高了材料的抗水化性能。2.3　Fe2O3微粉的作用机理分析

由图1和图2可知,通过添加Fe2O3微粉,可以明显提高MgO2CaO系耐火材料的烧结性能和抗水