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碳酸钙微粉的加入量对耐酸浇注料基质物相组成的影响
来源: | 发布时间:2018/1/1 10:35:33 | 浏览次数:

    根据前面的耐酸浇注料烧成线变化、显气孔率和体积密度等性能变化的结果可知,碳酸钙微粉能明显提高耐酸浇注料经11000C和14500C热处理后的体积稳定性,增大浇注料的气孔率。为了研究上述性能的变化与浇注料高温处理后的物相变化之间的关系,采用X射线衍射来分析11000C和14500C热处理后浇注料基质样的物相组成变化,以此探讨碳酸钙微粉对耐酸浇注料物相组成的影响与浇注料性能变化之间的关系。

    基质样经11000C热处理后的物相组成如图4.7所示。由图4. 7a可知,经11000C热处理后,不含碳酸钙微粉的基质样的主要晶相是刚玉相,没有其他物相形成。而当粒度为18 }m的碳酸钙微粉加入到浇注料基质后,除了形成刚玉物相之外,还出现了CA:的衍射峰,这说明含碳酸钙微粉(d5o=18 }m)的浇注料基质经11000C热处理后中出现了CA:相,并且含碳酸钙微粉的浇注料基质中的CA:衍射峰强度会随着碳酸钙微粉(d5o=18 }m)加入量的增加而增强。考虑到在本课题采用的耐酸浇注料中铝酸钙水泥加入量非常低(只占配方中0.5 % ),因此,铝酸钙水泥不能大量提供CA:形成所需的Ca0,而有研究发现[}}6,}s}碳酸钙能在8000C分解生成活性的Ca0,其生成的Ca0能与浇注料基质中的AI2}:发生反应,从而生成了CA:相[[3]。所以,含碳酸钙微粉的耐酸浇注料经11000C热处理后所形成的CA:物相主要是由碳酸钙微粉分解形成的Ca0与浇注料中过剩A120:反应形成的,并且随着碳酸钙微粉加入量的增加,CA:生成量也明显增加,当基质试样中碳酸钙微粉的含量为10%时(对应于含3%碳酸钙微粉的浇注料),CA:生成量达到最大。

    由于CA与氧化铝在1100-12000C范围内形成CA:的过程中(反应如式4.1所示),整个反应伴随有++13.6%的体积膨胀[f}21

    Ca0"A120}+ A120}}Ca0"2A120}(4V/V=+13.6%)(4.1)

    因此,随着碳酸钙微粉的加入,cA:物相会逐渐增多,其产生的体积膨胀能降低浇注料烧成出现的收缩。这是图4.1a中出现不含碳酸钙微粉的刚玉质浇注料经11000C热处理后出现了烧成线收缩,而含碳酸钙微粉的浇注料试样会随着碳酸钙微粉加入量的增加而出现明显的体积膨胀的主要原因。

    对比图4.7a和图4. 7b中浇注料的物相变化特点可知,粒度为11 }m碳酸钙微粉也会导致耐酸浇注料经11000C处理后形成CA:物相,并且随着碳酸钙微粉加入量的增加,其CA:的衍射峰也逐渐增强。因此,与粒度为18 }m的碳酸钙微粉一样,粒度为11 }m碳酸钙微粉会导致耐酸浇注料经11000C处理后出

现明显的体积膨胀(图4.1a),这提高了耐酸浇注料的高温体积稳定性。

    图4.8a中所示为碳酸钙微粉加入量对浇注料基质料经14500C热处理之后的物相组成变化。从该图中可以看到,不含碳酸钙微粉的浇注料基质试样经14500C热处理后,出现了刚玉相和CA6相的衍射峰,但是CA6相含量很少。而对于分含碳酸钙微粉(d5o=18 }m和d5o=11 }m)的基质样来说,其CA6衍射峰的强度都随着碳酸钙微粉加入量的增加而逐渐增强,并且碳酸钙微粉加入量为10%(对应于含3%碳酸钙微粉的浇注料)时达到最大值。

    由于CAZ与A1203按式4.2反应生成CA6[44]会伴随有++3.01%的体积膨胀。

    Ca0"2A1203+ A1203}Ca0"6A1203(4V/V=+3.01)(4.2)

    所以,含碳酸钙微粉的浇注料经14500C处理后出现体积膨胀(图4.1b)的原因是浇注料基质样中形成了CA6相[f}}l。并且,随着碳酸钙微粉加入量的增加,CA6物相会逐渐增多,其产生的体积膨胀能减小浇注料烧成时出现的收缩。所以,不含碳酸钙微粉的耐酸浇注料经14500C处理后出现烧成线收缩(如图4.1b所示),而含碳酸钙微粉的浇注料试样会随着碳酸钙微粉加入量的增加而出现明显的体积膨胀。

    由于碳酸钙能在8000C下发生分解生成Ca0,并伴随有CO:气体的放出,这会导致浇注料内部产生大量的气孔[f}61,所以,含碳酸钙微粉的耐酸浇注料的显气孔率要比不含碳酸钙微粉的要大,体积密度要低(如图4.2和图4.3中所示)。考虑到碳酸钙微粉加入量的增加会明显导致浇注料内部的气孔数量增多。因此,耐酸浇注料的显气孔率会随着碳酸钙微粉加入量的增加而出现升高,体积密度则随着碳酸钙微粉加入量的增加而下降(如图4.2和图4.3所示)。


 
 
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