銅冶煉工業用含鉻耐火材料存在六價鉻污染的問題。為了尋求不含鉻的替代產品,做了大量研究,其中耐火澆注料是一個很好的發展方向。有研究表明,SnO2添加劑可作為銅冶煉用澆注料的顯微結構改性劑并提高澆注料的抗侵蝕性。波蘭的研究人員選取了幾種耐火澆注料,以SnO2為添加劑,研究了SnO2對澆注料性能及顯微結構的影響。
試驗選取了六種低水泥耐火澆注料,所用主要原料有:紅柱石、礬土熟料和電熔鎂鋁尖晶石,此外還采用了改性添加劑。六種配比的化學組成(w)如下:(A)紅柱石質:Al2O3 56.1%、SiO2 37.4%、Fe2O3 0.8%、添加劑5.7%;(B)紅柱石質:Al2O3 54.4%、SiO2 36.2%、Fe2O3 0.7%、添加劑(包括SnO2)8.7%;(C)礬土質:Al2O3 83.0%、SiO2 10.1%、Fe2O3 1.4%、添加劑5.5%;(D)礬土質:Al2O3 80.5%、SiO2 9.9%、Fe2O3 1.4%、添加劑(包括SnO2)8.2%;(E)尖晶石質:Al2O3 71.9%、MgO 21.4%、SiO2 4.2%、Fe2O3 0.3%、添加劑2.2%;(F)尖晶石質:Al2O3 67.5%、MgO 19.9%、SiO2 4.1%、Fe2O3 0.3%、添加劑(包括SnO2)8.2%。
將配好的澆注料組分在攪拌機中干混30 s,再加水濕混2 min。然后振動澆注成65 mm×114 mm×230 mm尺寸的試樣,室溫下養護24 h后脫模,再在室溫下放置48 h后,在110 ℃烘干8 h。選取試樣分別在200、600、800、1 000、1 200和1 300 ℃下熱處理2 h。根據相關標準檢測試樣的開口氣孔率、表觀密度和常溫耐壓強度;采用水銀測孔計檢測試樣的孔徑分布(試樣尺寸為φ24 mm×24 mm,假定水銀與所有試樣的接觸角均為130度);采用X射線衍射儀檢測試樣的物相組成;采用坩堝法進行抗侵蝕試驗:采用φ50 mm×50 mm(內孔尺寸為φ28 mm×25 mm)的坩堝試樣,加入15g銅作侵蝕劑,在1 300 ℃熱處理8 h。
研究結果:(1)向澆注料基質中添加SnO2,對1 000~1 300 ℃范圍熱處理后試樣的常溫耐壓強度和開口氣孔率影響不大;(2)向澆注料中添加SnO2引起直徑小于1 μm氣孔數量的增加,該類氣孔的數量和澆注料的材質有關:紅柱石和礬土質澆注料中的該類氣孔增加幅度較大,數量也較多,尖晶石質的變化不大;(3)添加SnO2改善了澆注料1 300 ℃的抗銅侵蝕性;澆注料的抗侵蝕性不僅與材料的氣孔參數有關,也和材料中的相組成有關;其中紅柱石質澆注料(A和B)的抗銅侵蝕性最好。
(編譯自《UNITECR′2011論文集》)