什么是磷酸鹽耐火澆注料
2021-07-14
磷酸鹽澆注料指磷酸或磷酸鹽結(jié)合的澆注料,其硬化機(jī)理與所用結(jié)合劑種類(lèi)及促硬方式相關(guān)。
磷酸鹽澆注料的結(jié)合劑可以是磷酸,也可以是磷酸與氫氧化鋁反應(yīng)生成的磷酸二氫鋁混合溶液。在常溫下結(jié)合劑與硅酸鋁材料一般不起反應(yīng)(鐵除外),需加熱使結(jié)合劑脫水縮合并將骨料粉料粘附膠結(jié)起來(lái),從而獲得常溫強(qiáng)度。
當(dāng)采用促凝劑時(shí)則無(wú)需加熱,可以加入氧化鎂細(xì)粉或高鋁水泥進(jìn)行促凝。當(dāng)加入氧化鎂細(xì)粉后,其與磷酸迅速反應(yīng)形成,致使耐火材料凝結(jié)硬化,當(dāng)加入鋁酸鹽水泥時(shí)則形成具有良好膠凝性的磷酸鹽、含水磷酸鹽如磷酸一氫鈣或磷酸二氫鈣等,致使材料凝結(jié)硬化。
從磷酸和磷酸鹽耐火澆注料的硬化機(jī)理可知,只有膠結(jié)劑和耐火骨料和粉料之間在加熱過(guò)程中反應(yīng)速度合適,才能形成優(yōu)良的耐火澆注料。但是,耐火原料再粉碎、球磨和混煉過(guò)程中,易帶入金屬鐵等雜質(zhì),拌和時(shí)將與膠結(jié)劑發(fā)生反應(yīng)而放出氫氣,致使耐火澆注料鼓脹、組織結(jié)構(gòu)疏松,耐壓強(qiáng)度降低。這對(duì)于生產(chǎn)普通磷酸和磷酸鹽耐火澆注料是不利的。
1、消除鼓脹的工藝方法
1)困料
即將耐火骨料和粉料與膠結(jié)劑用量的3/5左右先混拌均勻,放進(jìn)料倉(cāng)或困料場(chǎng)地,用塑料布覆蓋,防止膠結(jié)劑蒸發(fā);同時(shí)不得與水接觸,氣溫應(yīng)大于15℃,靜置一段時(shí)間,使膠結(jié)劑與耐火骨料和粉料中的金屬充分反應(yīng),放出氫氣。
2)沖洗、磁選
采用瓷球磨機(jī)粉磨或用強(qiáng)酸(如鹽酸等)沖洗粉料以及采用磁選等方法,少帶入或排除金屬等雜質(zhì)。
3)抑制劑
也可以采用在耐火材料中減少膠結(jié)劑的用量、或者摻加一些抑制劑等方法來(lái)減少耐火澆注料鼓脹現(xiàn)象。
2、正確存放方法
對(duì)于用振動(dòng)成型等方法大規(guī)模施工制作磷酸和磷酸鹽耐火澆注料來(lái)說(shuō),困料是既有效又經(jīng)濟(jì)的辦法,因此應(yīng)用廣泛。將困好的料稱(chēng)量后,加促凝劑攪拌均勻,再加余下的膠結(jié)劑,繼續(xù)攪拌1~2min即可供成型使用。困料時(shí)間主要根據(jù)膠結(jié)劑與耐火骨料和粉料中夾雜的金屬之間的化學(xué)反應(yīng)速度和環(huán)境溫度等條件來(lái)確定。
圖注:磷酸鹽澆注料
磷酸結(jié)合耐火澆注料試樣在室內(nèi)、露天和澆注料標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中存放,隨著存放時(shí)間的增加,其常溫耐壓強(qiáng)度有所提高,但室內(nèi)存放比室外好些,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3個(gè)月后的強(qiáng)度有緩慢降低的趨勢(shì)。在室內(nèi)存放時(shí),燒后耐壓強(qiáng)度比露天的高10MPa以上。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)存放的燒后耐壓強(qiáng)度,也優(yōu)于露天的。露天存放的試樣,可能由于寒暑變化和干濕循環(huán),致使耐火澆注料的性能偏低。
應(yīng)當(dāng)指出,存放環(huán)境對(duì)磷酸和磷酸鹽耐火澆注料常溫性能雖有某些影響,但對(duì)高溫性能影響不大,也不影響使用,這是由于在200℃以前是加促凝劑生成的膠結(jié)磷酸鹽起主導(dǎo)作用,而在高溫下則是形成的陶瓷結(jié)合起主導(dǎo)作用。所以,加促凝劑的磷酸和磷酸鹽耐火澆注料硬化后,對(duì)存放地點(diǎn)的要求,并不十分嚴(yán)格。不加促凝劑的磷酸和磷酸鹽耐火澆注料,必須經(jīng)過(guò)熱處理后,才能存放。不經(jīng)熱處理沒(méi)有強(qiáng)度,熱處理溫度低,易產(chǎn)生“潮解”現(xiàn)象。
磷酸鹽澆注料中結(jié)合劑雖不與材料本身在常溫下發(fā)生發(fā)應(yīng),但也會(huì)因存放過(guò)程或運(yùn)輸過(guò)程中的溫度變化或其他環(huán)境變化而緩慢凝結(jié)硬化,如需長(zhǎng)時(shí)間存放時(shí)則可以加入緩凝劑如檸檬酸、酒石酸等以延長(zhǎng)保存時(shí)間。
磷酸和磷酸鹽耐火澆注料在存放過(guò)程中或低溫使用條件下,耐火澆注料表面有白色結(jié)晶物析出。經(jīng)化學(xué)和X射線的分析,“白毛”為鋁鹽和鈣鹽的析晶。在高溫或長(zhǎng)期加熱情況下,鋁鹽和鈣鹽轉(zhuǎn)變成難溶的鹽類(lèi),“白毛”也隨之消失。這種現(xiàn)象在一般情況下對(duì)耐火澆注料性能無(wú)影響。但析出過(guò)多,會(huì)使?jié)沧⒘蟽?nèi)部結(jié)構(gòu)疏松,強(qiáng)度降低,甚至崩散,在存放或使用過(guò)程中應(yīng)加以注意。