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磷酸鹽澆注料的硬化機理及影響性能的因素

作者:test  發布日期:2016-08-31

       磷酸鹽澆注料的硬化機理是磷酸鹽膠結劑與物料的化學反應和黏附膠結的結果?;瘜W反應是由于生成含水的磷酸二氫鋁,磷酸一氫鋁以及它們的聚合作用。膠結劑中的正磷酸和磷酸鹽完全中和時則生成不溶于水的磷酸鋁,從而材料具有強度。磷酸鹽耐火澆注料比水泥結合耐火澆注料的生產復雜,需要調配各種溶液,困料或另加外加劑等。而這幾個環節又是影響耐火澆注料的主要因素。其次,粉料和骨料的品種及用量、施工方法和熱處理制度以及其他種種因素對磷酸和磷酸鹽耐火澆注料的性能也有一定的影響。所以,生產磷酸和磷酸鹽耐火澆注料時,嚴格遵守工藝制度,特別是對膠結劑的濃度和用量要準確掌握,否則將對耐火澆注料的性能受到顯著的影響。

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     (1)膠結劑濃度和用量
      影響磷酸和磷酸鹽耐火澆注料性能的主要因素之一是膠結劑的濃度和用量,只有膠結劑的濃度和用量適宜,才能保證具有優良的理化性能。
      從成型性能上看,當磷酸濃度一定時,用量少料干,不易成型;用量多料稀,成型后凝結硬化較慢。當磷酸用量一定時,濃度高的料干不易成型;從荷重軟化溫度上看,隨著磷酸用量和濃度的增加而略有降低之趨勢。磷酸用量對耐火澆注料燒后耐壓強度也有影響,當耐火澆注料組成及磷酸濃度一定時,其燒后耐壓強度隨著磷酸用量的增加而降低。
      磷酸濃度和用量對常溫耐壓強度也有一定的影響。在耐火澆注料材料組成和促凝劑的用量一定時,常溫耐壓強度隨著磷酸濃度和用量的增加而降低,甚至產生緩凝或不凝的現象。在常溫下不加促凝劑,磷酸和磷酸鹽高鋁質或粘土質耐火澆注料一般是不凝的,這是正常情況。當澆注料組成及促凝劑用量和膠結劑濃度一定時,膠結劑用量過多,則產生緩凝或不凝現象。另外成型溫度低,促凝劑用量不足等情況,也可能產生緩凝或不凝現象。
      速凝現象主要指膠結劑與粉料、促凝劑等迅速而激烈反應,在骨料顆粒周圍形成薄薄的包裹層硬殼,致使澆注料成型困難并降低耐壓強度甚至完全沒有強度。一般情況下,當磷酸和磷酸鹽耐火澆注料組成、促凝劑和膠結劑用量一定時,膠結劑濃度過大,則產生速凝現象。因為膠結劑濃度過大,與粉料、促凝劑和骨料之間的反應速度快。在這種情況下,向拌和物中加磷酸溶液或水,料的表面很濕,澆注料成型后仍是不凝固的。因為促凝劑已經與高濃度磷酸迅速反應完畢,反應產物黏附于顆粒周圍,但松散顆粒之間并沒有形成牢固的結合。另外,摻加促凝劑過量或料中混進含MgO和CaO等材料時,也可能產生速凝現象。膠結劑種類不同,對耐火澆注料的性能也有某些影響。還應指出,膠結劑濃度和用量的最佳值,隨著耐火骨料和粉料和品種及成型方法的不同,也有差異。另外,當原材料含水率過高時,應適當提高膠結劑的濃度或減少用量,否則會降低耐火澆注料的性能或者可能產生緩凝或不凝現象,致使耐火澆注料不能使用。
     (2)耐火骨料和細粉
      磷酸和磷酸鹽耐火澆注料可用多種耐火粉料和骨料配制,但用中性或偏酸性、弱堿性物料最為合適。耐火粉料和骨料是磷酸鹽耐火澆注料的基質材料,它的品種、用量、細度及顆粒級配對耐火澆注料性能有較大的影響,必須根據工程要求合理選擇,做到物盡其用。
      耐火粉料是磷酸耐火澆注料的最重要的組分,它與膠結劑反應所產生的物理化學變化,直接決定著耐火澆注料的性能。耐火澆注料的燒后耐壓強度隨著粉料含鋁量的增加而增加,但在1400℃左右時,品位低的有利燒結,所以表現為強度較高。何種軟化溫度隨著粉料含鋁量的增加而略有提高。但對燒后線變化、顯氣孔率的體積密度和影響不明顯。
      在磷酸和磷酸鹽耐火澆注料中,必須有足夠數量的粉料才能包裹住顆粒表面,并與膠結劑發生反應形成牢固的結合,使耐火澆注料有較好的性能。當保證一定和易性的前提下,粉料過多,膠結劑用量亦要相應的增加,對耐火澆注料性能不利;粉料過少,雖然膠結劑用量減少了,但耐火骨料表面未被粉料全部包裹住,膠結不牢,組織結構輸送,因此強度降低。
       粉料細度對磷酸和磷酸鹽耐火澆注料的性能也有直接影響。一般說來,耐壓強度隨著粉料比表面積的增加而增大。因為粉料越細,比表面積越大,活性也越好,所以,越容易與膠結劑發生反應。因此,用于磷酸和磷酸鹽耐火澆注料粉料細度的要求為:小于0.088mm的應不少于85%。一般不采用耐火泥作粉料,更不能在粉料中混進其他雜質。
       耐火骨料也是耐火澆注料的重要組分,起骨架作用,約占其總量的70%。耐火骨料品種對磷酸耐火澆注料性能的影響,骨料品種的品位的不同,性能也各不相同。
      (3)促凝劑
      磷酸耐火澆注料在常溫條件下,不加促凝劑是不硬化的,必須加熱才能有強度,因此稱為“熱硬性”材料。為了在拆模、運輸和吊裝過程中,能具有不損壞所必需的耐壓強度,應摻加促凝劑。耐火澆注料中加入促凝劑后,不但要使澆注料具有必要的常溫耐壓強度,而且應對高溫性能無影響或影響甚少,同時取材要容易。促凝劑品種較多,一般常用的有礬土水泥、低鈣鋁酸鹽水泥,其加入量為2%~3%,促凝效果較好,但用量多時,對高溫性能有較大的影響。如促凝劑用量適當時,荷重軟化溫度并無明顯降低。一般來說,促凝劑的加入量與耐火澆注料的材料品種組成、施工方法和環境、溫度等條件有關。
      (4)工藝因素及存放條件
      磷酸和磷酸鹽耐火澆注料的生產工藝合理,才能獲得良好的性能。如果混合料攪拌不均勻,第一次加入膠結劑過多,拌和物不按時用完,振搗不均勻或時間不夠等情況,都會引起澆注料不密實而降低性能。

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