1. Desempenho e principais fatores de influência dos concretos de alumínio e magnésio de alta pureza
Alta purezaconcretos de alumínio e magnésiosão desenvolvidos com base em concretos de alumínio e magnésio. O objetivo é melhorar a resistência à corrosão e o desempenho em alta temperatura dos concretos de alumínio, bem como a resistência à permeabilidade e a estabilidade ao choque térmico dos concretos de magnésio. Seu ponto de dosagem cai no lado do alumínio do diagrama de fase binária MgO-Al2O3. O principal componente do concreto, Al2O3, reage com MgO em alta temperatura para formar espinélio, acompanhado por uma expansão de volume de cerca de 7%. Para suprimir os danos de fragmentação causados por esse estresse de expansão durante o uso, o estudo experimental selecionou duas matérias-primas diferentes, magnésia fundida e espinélio de magnésio-alumínio, para estudar a influência da resistência à escória do material. Os resultados mostram que quando uma certa quantidade de magnésia é adicionada, o concreto é lubrificado em uma pequena quantidade de fase líquida, especialmente quando é usado sob a pressão estática do aço fundido, a sinterização de reação é avançada e o corpo solto formado pela expansão do espinélio se torna mais compacto. Magnésia com tamanho de partícula apropriado pode fazer com que o concreto ainda mostre uma leve expansão em alta temperatura, mantenha a integridade e também seja benéfico para reduzir a corrosão. No entanto, quanto mais grosso o tamanho crítico de partícula de magnésia ou a quantidade adicionada excede 4C, a corrosão tende a aumentar devido à expansão excessiva, degradação organizacional e penetração mais profunda de escória.
O espinélio pré-sintetizado é introduzido para substituir a magnésia fundida. O estudo acredita que quanto maior o teor teórico de espinélio, melhor a resistência à corrosão do concreto, enquanto a profundidade de penetração da escória é menor quando o teor de espinélio é de 10% a 30%, e o teor de espinélio excede 50%, e aumenta com o aumento do teor de espinélio. O tamanho da partícula de espinélio com distribuição uniforme de micropó é mais eficaz no bloqueio do descascamento estrutural causado pela penetração de escória. O estudo descobriu que o componente espinélio desempenha um papel decisivo na resistência à escória do próprio clínquer de espinélio e do concreto feito de espinélio misturado com coríndon. O teor ideal de MgO no espinélio é de 3% a 5%. O pó de silício também é eficaz na inibição do estresse de expansão do espinélio. Estudos mostraram que em baixas temperaturas, o pó de silício e o pó de MgO geram substâncias MSH, que podem impedir a hidratação do periclásio, melhorar a fluidez dos concretos e aumentar a densidade dos concretos. Em altas temperaturas, o MSH desidrata e reage com o CaO para gerar produtos de baixo ponto de fusão para produzir deformação plástica e absorver o estresse de expansão de alta temperatura. No entanto, conforme a quantidade de pó de silício aumenta, a quantidade de fase líquida gerada em altas temperaturas aumenta, e a resistência à fluência em alta temperatura diminui. Sob as condições de pressão do aço fundido, o material é propenso a sinterização excessiva e rachaduras, com mais rachaduras, rachaduras mais largas e descascamento mais profundo. Cimento e pó de silício são geralmente usados como um ligante composto.
Em suma, os concretos de alumínio-espinélio e os concretos de alumínio-magnésio têm boa uniformidade organizacional, resistência à fluência em alta temperatura, estabilidade ao choque térmico e resistência à erosão e penetração de escória. A principal diferença entre os dois é que o primeiro introduz espinélio pré-sintetizado, e a resistência após a queima em diferentes temperaturas é baixa, a resistência à flexão em alta temperatura é grande, a estabilidade do volume é boa e a taxa de mudança linear é pequena; o último reage para formar espinélio quando usado em alta temperatura, e a resistência após a queima em diferentes temperaturas é grande, a resistência à fluência em alta temperatura é forte, a densidade é densa e a taxa de mudança linear é grande.
2. Danos em concretos de alumínio-magnésio de alta pureza
Os concretos de alumínio-espinélio e os concretos de alumínio e magnésio são essencialmente o mesmo sistema em altas temperaturas, e as principais fases cristalinas são coríndon e espinélio rico em alumínio. Os fatores que afetam a resistência da escória dos concretos são muito complexos, como tipo de aço, composição da escória, condições de fundição, etc., mas são controlados principalmente pela composição mineral e microestrutura dos concretos. O FeO e o MnO na escória capturada de espinélio rico em alumínio ocupam primeiro as vacâncias de cátions e substituem parte do MgO para formar uma solução sólida de espinélio composta com uma composição típica de Mg0.70Mn0.08Fe0.21Al2.00O4. A análise da sonda eletrônica mostra que a solubilidade sólida de Fe e Mn em espinélio de granulação fina na mesma área é aproximadamente a mesma, enquanto o conteúdo de elementos Fe e Mn na borda de partículas maiores de espinélio é muito maior do que no interior das partículas. A análise química e a análise de difração de raios X das amostras após a corrosão da escória também mostram que a constante de rede do espinélio diminui gradualmente da superfície de trabalho para o interior, o que é consistente com a mudança do conteúdo de Fe2O3 em cada camada. À medida que a solubilidade sólida de Fe2O3 em cada camada diminui, a constante de rede e a intensidade de difração do espinélio se aproximam do espinélio da camada original. O coríndon absorve CaO na escória para gerar minerais de aluminato de cálcio e solidificar. A observação do microscópio óptico mostra que há círculos de reação de aluminato de cálcio em forma de placa nas bordas das partículas de coríndon na camada de penetração da amostra, e há um grande número de minerais CA6 em forma de agulha na matriz. O SiO2 promove a cristalização e o crescimento do CA6, o que torna os poros mais finos e forma uma camada de barreira mais densa. A escória residual é rica em SiO2 e se torna viscosa e difícil de penetrar. Ao contrário dos concretos de alumínio-espinélio, embora os concretos de alumínio-magnésio formem fases mais líquidas em altas temperaturas, os grãos de espinélio recém-formados de MgO e Al2O3 são finos, têm muitos defeitos e têm uma pequena constante de rede. O SiO2 torna o espinélio mais fragmentado, promove a solução sólida de Al2O3 no espinélio e forma espinélio rico em alumínio com uma concentração maior de defeitos de rede. Além disso, o concreto também é mais denso, então a resistência à escória, especialmente a resistência à penetração de escória, é superior.
