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耐火澆注料中的硅灰含量對性能的影響

作者:寰洋實業  發布日期:2018-03-20

耐火澆注料中的硅灰主要成分都是二氧化硅,而且雜質里都含有氧化鈉、氧化鈣,氧化鎂,氧化鐵,氧化鋁等,硅灰的含量多少是影響耐火澆注料的性能之一。

 

 

目前,硅灰被普遍用在低水泥耐火澆注料中,用以減少產品加水量,降低氣孔率,提高產品強度。由于硅灰是冶煉工藝中產生的工業副產品,硅灰含量的高低與包含的雜質具有不確定性,雜質的存在對澆注料的生產性能有明顯的影響。

通過試驗說明:

試驗用主要原料為棕剛玉、白剛玉、碳化硅、球狀瀝青、a氧化鋁粉、硅灰、純鋁酸鈣水泥等。以上為主要耐材原料。

以一種Al2O3、SiC、C低水泥澆注料為基礎,根據設計對比試驗,配料后倒入水泥砂漿攪拌機中,待混合均勻加入潔凈自來水,攪拌約3min至混合料呈可塑狀。首先,測量相同加水量下澆注料的流動值,方法是用一個高50mm、下口直徑100mm、上口直徑70mm的錐形模,把錐形模放到振動臺上,填滿澆注料,在0.5mm振幅下振動15s后,用千分尺測量圓形的直徑;其次,檢測同等流動值下物理性能,方法是將攪拌好的混合料倒入40mm×40mm×160mm鋼模內,在水泥砂漿振動臺上振動1min成型,硬化后脫模,養護24h,在110℃下干燥24h,然后分別檢測在空氣中經110℃×24h、1100℃×3h、1450℃×3h熱處理后的常溫抗折、耐壓、線變化率及1450℃×3h高溫抗折強度。

不同含量硅灰對材料流動性能的影響

在同等加水量下3種硅灰對材料流動值影響的對比。從中可以看出,硅灰的含量對材料的流動性有直接的影響,在相同的加水量下隨著硅灰含量的提高,流動值隨之提高。由于硅灰中含有大量活性超細硅微粉,研究認為這些活性超細硅微粉在水中形成了膠體,膠體粒子在其周圍吸附了分散劑形成溶媒層,從而增大了澆注料的流動性、降低了用水量,改善了其流動性。

不同含量硅灰對材料物理性能的影響

試樣在空氣中經110℃×24h、1100℃×3h、1450℃×3h熱處理后的常溫抗折、耐壓強度示意圖,可知硅灰的含量對材料的常溫抗折強度有一定的影響,尤其是在110℃和1100℃時,隨著硅灰品級的提高其抗折強度隨之升高,而經110℃、1100℃和1450℃處理過后試樣的耐壓強度也是隨著硅灰品級的升高而上升。

由于硅灰對澆注料流動性有著直接的影響,含量高的硅灰有利于材料流動性的增強,在流動值相同的前提下,必然導致使用低含量硅灰澆注料的加水量的增大,過高的加水量導致澆注料在烘干后留下的氣孔率增多,試樣氣孔率增大,體積密度下降,從而導致產品物理強度降低,為保證相同流動值的前提下,材料所需加水量及試樣經1100℃熱處理后的體積密度,在保證相同流動值的前提下,澆注料的加水量隨著硅灰含量的降低而升高,體積密度也隨之降低。

由于硅灰中含有活性超細硅微粉,且顆粒細小,比表面積大(20~28m2/g),活性高,在中、高溫下相對容易發生固相燒結反應并與高鋁質耐火材料中的Al2O3生成莫來石相,提高了產品的物理強度。同時,低含量硅灰中雜質含量較高,其產生的低熔點相降低了材料的高溫抗折強度。

通過以上實驗可知:

硅灰含量的高低對耐火澆注料的流動性有直接的影響,在加水量一致的前提下,SiO2含量越高其流動值越大。歸因于硅灰中活性超細硅微粉的存在,在水中形成了膠體,膠體粒子在其周圍吸附了分散劑形成溶媒層,增大了澆注料的流動性,降低了用水量,提高了澆注料的流動性。

澆注料的主要物理性能隨著硅灰含量的升高而提高,由于高含量的硅灰能帶來更為出眾的流動性。因此,在保證流動值一致的情況下,更高含量硅灰需水量更少,加水量的減少有利于產品氣孔率的降低。同時,高含量硅灰中更多量的活性超細硅微粉能在中、高溫下更加容易地發生固相燒結反應,與高鋁質耐火材料中的Al2O3生成莫來石相,提高產品的物理強度。

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