隨著我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,特別是冶金工業(yè)的快速發(fā)展,耐火材料的消耗量越來越大,我國已成為世界上耐火材料生產(chǎn)和消費(fèi)的第一大國,年產(chǎn)耐火材料2800萬t以上。

　　目前,我國耐火資源的特點(diǎn)是:資源量多,儲(chǔ)量、基礎(chǔ)儲(chǔ)量少;經(jīng)濟(jì)可利用性差或經(jīng)濟(jì)意義未確定的資源儲(chǔ)量多,經(jīng)濟(jì)可利用的資源儲(chǔ)量少;控制和推斷的資源儲(chǔ)量多,探明的資源儲(chǔ)量少。因此,在合理利用耐火資源,努力延緩耐火資源服務(wù)年限的同時(shí),還應(yīng)該充分利用其它一些可用作耐火材料的二次資源,這樣才能使耐火材料工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

　　釩鐵廢渣(下稱釩鐵渣)是釩鐵生產(chǎn)的副產(chǎn)品,近年來,隨著釩鈦磁鐵礦資源綜合利用力度的加大,攀鋼的釩鐵產(chǎn)量逐年增加,釩鐵渣的產(chǎn)生量也隨之增加。目前,每年產(chǎn)生的釩鐵渣量在1.5萬t以上,如能為其找出一條好的利用途徑,既可解決環(huán)境保護(hù)方面的問題,又可為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。筆者對用釩鐵渣制作人工合成耐火原料的研究情況作一介紹。

　　1釩鐵渣特性

　　1.1外觀

　　釩鐵渣的整體外觀見圖1,渣餅直徑約為1900mm,厚度約為300~450mm。外層為棕黃色的鎂砂層,厚度約為40mm,主要是從罐襯上粘下來的;緊接鎂砂層的是變質(zhì)層,顏色由棕黃逐步變黑,厚度約為20mm;內(nèi)部為黑色的釩鐵渣。上部與空氣接觸,看起來有較多氣孔,比較疏松,下部與釩鐵接觸,結(jié)晶情況比較好,顯得較為致密。為便于區(qū)分,將其分為4個(gè)部分。

　　1.2化學(xué)成分

　　釩鐵渣餅不同部位樣品的化學(xué)成分檢驗(yàn)結(jié)果見表1。可以看出,1#樣的化學(xué)成分主要以MgO為主,2#、3#、4#樣的化學(xué)成分主要以Al2O3和MgO為主,但比例有所不同。幾種樣中Fe2O3、S、P、MFe及TV的含量都比較小,不會(huì)對材料的高溫性能產(chǎn)生太大影響。

　　1.3物理性能

　　釩鐵渣餅不同部位樣品與普通耐火材料物理性能檢驗(yàn)結(jié)果。首先分析耐火度,耐火度是指耐火材料在無荷重時(shí)抵抗高溫作用而不熔融和軟化的性能。耐火度的意義不同于熔點(diǎn),熔點(diǎn)是純物質(zhì)的結(jié)晶相與其液相處于平衡狀態(tài)下的溫度。由于耐火材料一般是由多種礦物組成的多相固體混合物,其熔融是在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行的。耐火度是判定材料能否作為耐火材料使用的重要依據(jù)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織規(guī)定,耐火度達(dá)到1500益以上的無機(jī)非金屬材料即為耐火材料[3]。就耐火度而言,幾個(gè)樣品的耐火度均大于1790益,可用作較高使用溫度下的耐火材料。強(qiáng)度也是很重要的指標(biāo),與普通耐火材料(高鋁廢磚、焦寶石、硅石)相比,1#、2#樣的強(qiáng)度比較高,而3#、4#樣的強(qiáng)度指標(biāo)不是很理想。1#、2#、3#、4#樣的體積密度和吸水率指標(biāo)屬正常水平。

　　表2釩鐵渣餅不同部位耐火材料物理性能

　　釩鐵渣餅的1#部位可作為降級(jí)的MgO質(zhì)耐火原料分開加以利用;2#部位屬過渡層,化學(xué)成分與3#、4#差別比較大,內(nèi)部結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分也不均勻,SiO2與Fe2O3的含量相對比較高,高溫下會(huì)有更多的低熔點(diǎn)相生成,不能利用,需剝離;3#部位的化學(xué)成分作為耐火材料而言比較理想,其耐火度高,強(qiáng)度也高,結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分均勻,但最大的問題是結(jié)構(gòu)比較疏松,如與高溫液體接觸會(huì)發(fā)生滲透或穿透現(xiàn)象,不能利用,需剝離;4#部位的化學(xué)成分與3#差不多,耐火度高,結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分均勻,也比較致密,但強(qiáng)度不是很理想。綜上所述,如釩鐵渣餅直接作為耐火原料加以利用,分離難度高、成本大,可利用的部分少,能利用的部分加入量比較少,利用后的效果也不理想。因此,用釩鐵渣餅制作人工合成耐火原料成為研究的方向。

　　2耐火原料的制備

　　用釩鐵渣餅制作人工合成耐火原料的總體技術(shù)思路是:將渣餅整體破碎,與助燒結(jié)材料共磨,獲得成分均勻的粉體,然后成形,經(jīng)高溫?zé)芍频萌斯ず铣赡突鹪稀＿@樣,釩鐵渣餅就可以全部得到利用。

　　實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的條件為:將所用原料全部粉磨成小于46滋m(320目)的細(xì)粉,按設(shè)計(jì)配方以相同操作規(guī)程配料、混料、成形(試樣尺寸為覫50mm伊50mm)、干燥,按設(shè)計(jì)方案用箱式電爐燒成。