随着我国工业经济的快速发展,特别是冶金工业的快速发展,耐火材料的消耗量越来越大,我国已成为世界上耐火材料生产和消费的第一大国,年产耐火材料2800万t以上。

　　目前,我国耐火资源的特点是:资源量多,储量、基础储量少;经济可利用性差或经济意义未确定的资源储量多,经济可利用的资源储量少;控制和推断的资源储量多,探明的资源储量少。因此,在合理利用耐火资源,努力延缓耐火资源服务年限的同时,还应该充分利用其它一些可用作耐火材料的二次资源,这样才能使耐火材料工业可持续发展。

　　钒铁废渣(下称钒铁渣)是钒铁生产的副产品,近年来,随着钒钛磁铁矿资源综合利用力度的加大,攀钢的钒铁产量逐年增加,钒铁渣的产生量也随之增加。目前,每年产生的钒铁渣量在1.5万t以上,如能为其找出一条好的利用途径,既可解决环境保护方面的问题,又可为企业带来可观的经济效益。笔者对用钒铁渣制作人工合成耐火原料的研究情况作一介绍。

　　1钒铁渣特性

　　1.1外观

　　钒铁渣的整体外观见图1,渣饼直径约为1900mm,厚度约为300~450mm。外层为棕黄色的镁砂层,厚度约为40mm,主要是从罐衬上粘下来的;紧接镁砂层的是变质层,颜色由棕黄逐步变黑,厚度约为20mm;内部为黑色的钒铁渣。上部与空气接触,看起来有较多气孔,比较疏松,下部与钒铁接触,结晶情况比较好,显得较为致密。为便于区分,将其分为4个部分。

　　1.2化学成分

　　钒铁渣饼不同部位样品的化学成分检验结果见表1。可以看出,1#样的化学成分主要以MgO为主,2#、3#、4#样的化学成分主要以Al2O3和MgO为主,但比例有所不同。几种样中Fe2O3、S、P、MFe及TV的含量都比较小,不会对材料的高温性能产生太大影响。

　　1.3物理性能

　　钒铁渣饼不同部位样品与普通耐火材料物理性能检验结果。首先分析耐火度,耐火度是指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用而不熔融和软化的性能。耐火度的意义不同于熔点,熔点是纯物质的结晶相与其液相处于平衡状态下的温度。由于耐火材料一般是由多种矿物组成的多相固体混合物,其熔融是在一定的范围内进行的。耐火度是判定材料能否作为耐火材料使用的重要依据。国际标准化组织规定,耐火度达到1500益以上的无机非金属材料即为耐火材料[3]。就耐火度而言,几个样品的耐火度均大于1790益,可用作较高使用温度下的耐火材料。强度也是很重要的指标,与普通耐火材料(高铝废砖、焦宝石、硅石)相比,1#、2#样的强度比较高,而3#、4#样的强度指标不是很理想。1#、2#、3#、4#样的体积密度和吸水率指标属正常水平。

　　表2钒铁渣饼不同部位耐火材料物理性能

　　钒铁渣饼的1#部位可作为降级的MgO质耐火原料分开加以利用;2#部位属过渡层,化学成分与3#、4#差别比较大,内部结构与化学成分也不均匀,SiO2与Fe2O3的含量相对比较高,高温下会有更多的低熔点相生成,不能利用,需剥离;3#部位的化学成分作为耐火材料而言比较理想,其耐火度高,强度也高,结构与化学成分均匀,但最大的问题是结构比较疏松,如与高温液体接触会发生渗透或穿透现象,不能利用,需剥离;4#部位的化学成分与3#差不多,耐火度高,结构与化学成分均匀,也比较致密,但强度不是很理想。综上所述,如钒铁渣饼直接作为耐火原料加以利用,分离难度高、成本大,可利用的部分少,能利用的部分加入量比较少,利用后的效果也不理想。因此,用钒铁渣饼制作人工合成耐火原料成为研究的方向。

　　2耐火原料的制备

　　用钒铁渣饼制作人工合成耐火原料的总体技术思路是:将渣饼整体破碎,与助烧结材料共磨,获得成分均匀的粉体,然后成形,经高温烧成制得人工合成耐火原料。这样,钒铁渣饼就可以全部得到利用。

　　实验室试验的条件为:将所用原料全部粉磨成小于46滋m(320目)的细粉,按设计配方以相同操作规程配料、混料、成形(试样尺寸为覫50mm伊50mm)、干燥,按设计方案用箱式电炉烧成。