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耐酸浇注料所引起的团聚现象
来源: | 发布时间:2017/11/29 12:11:26 | 浏览次数:

    耐火材料是高温工业技术发展的基础材料,在一定程度上,耐火材料的品质和种类对于高温技术的发展起着关键作用。近几年来,国内外企业对高温工业的技术进步和产品质量提出了更高的要求,使得耐火材料的生产和使用不断朝着精细化和整体化的方向发展。不定形耐火材料本身所具有的优势决定了其会成为耐火材料行业今后研究和发展的主流。不定形耐火材料中使用最为广泛的一大类要数耐火耐酸浇注料。目前,耐酸浇注料也由最初的水泥结合逐渐向低水泥、超低水泥和无水泥耐酸浇注料的方向发展。由于不定形耐火材料比定形耐火材料具有众多的优点,比如方便生产、节能、施工方便、施工效率高、使用安全、节约材料和适用范围广等特点。上述特点和优势使不定形耐火材料在高温工业得到了广泛的应用。

    由于刚玉相具有高熔点(20500C),高热导性和电绝缘性,优良的化学稳定性和抵抗还原剂作用的能力。因此,刚玉质耐酸浇注料在不定形耐火材料实际生产中得到了大量应用。近年来,通过物相间的原位生成反应来改善和提高刚玉质耐酸浇注料的使用性能得到了极大地关注。比如:可以通过刚玉质耐酸浇注料中A12}3和Mg0反应来原位反应生成镁铝尖晶石,通过控制S1}:和A12}:的比例来原位生成莫来石等。由于铝酸钙水泥是刚玉质耐酸浇注料常用的结合剂习,因此,原位形成的六铝酸钙(Ca0 } 6A1203 } CA6)是铝酸钙水泥结合耐酸浇注料中普遍生成的物相。有研究发现,六铝酸钙具有高的熔点(18300C ),并且其在含金属的渣中溶解度低,抗碱性渣侵蚀能力强,并在还原性气氛下稳定存在。因此,在刚玉质耐酸浇注料中生成六铝酸钙可以提高刚玉质耐酸浇注料的高温使用性能。

    目前,借助铝酸钙水泥或者是添加碳酸钙纳米粉[X20,21]可在刚玉质耐酸浇注料中原位生成六铝酸钙。但是,在耐酸浇注料中引入过量的铝酸钙水泥会在水泥水化过程中会形成大量的CaO}A1203} 10H20 (CAHIO),2CaO}A1203}8H20 (C2AHg)3 Ca0 } A1203 } 6H20 (C3AH6)以及A1203}3H20 (AH3)等水化产物,这水化物相在升温过程中(110-5000C)会发生脱水和分解反应,从而在耐酸浇注料中残留大量的气孔,从而影响到耐酸浇注料中温处理后强度的提高,并且大量的水泥水化产物在分解过程中会在耐酸浇注料内部产生高的蒸汽压,结果导致耐酸浇注料在烘烤过程中容易发生爆裂和剥落现象。而降低耐酸浇注料中铝酸钙水泥加入量又会明显减少耐酸浇注料中铝酸钙物相的形成,从而不利于耐酸浇注料高温使用性能的提高。

    为了在低水泥和超低水泥结合耐酸浇注料中获得合适数量的铝酸钙物相,有研究发现,在耐酸浇注料中加入碳酸钙纳米粉可以原位形成cab并改善耐酸浇注料的高温体积稳定性和力学性能。并且,采用碳酸钙纳米粉来代替铝酸钙水泥来提供氧化钙,还可以降低刚玉质耐酸浇注料中铝酸钙水泥的用量。但是,碳酸钙纳米粉粉体比表面积大,容易发生团聚现象,很难使其均匀分布在耐酸浇注料中,并且,碳酸钙纳米粉还容易影响耐酸浇注料的流动性,从而对刚玉质耐酸浇注料的性能产生不利影响。除此之外,纳米粉体价格昂贵,不利于大规模的工业化应用。

    考虑到碳酸钙微粉的颗粒要比碳酸钙纳米粉大,在耐酸浇注料中加入碳酸钙微粉可以避免碳酸钙纳米粉所引起的团聚现象,从而确保在耐酸浇注料中形成均匀分布的铝酸钙物相。至今为止,尚未有研究探讨了碳酸钙微粉对超低水泥结合浇注料的体积稳定性、力学性能、物相组成和显微结构的影响,也没有相关研究能系统分析碳酸钙微粉和碳酸钙纳米粉对刚玉质耐酸浇注料性能影响的差异。鉴于此,很有必要深入探讨碳酸钙微粉对刚玉质耐酸浇注料体积稳定性、力学性能、物相组成和显微结构的影响,并考察碳酸钙微粉和碳酸钙纳米粉对刚玉质耐酸浇注料体积稳定性、力学性能、物相组成以及显微结构变化影响的差异,从而为改善刚玉质耐酸浇注料的高温使用性能提供理论指导。


 
 
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