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耐火澆注料常用的高溫結合劑

2021.12.7

常用高溫澆注料粘結劑主要有鋁酸鈣水泥、水合氧化鋁、硅溶膠、鋁凝膠粉結合劑等。各種粘合劑的作用機理和使用榮盛耐材征不一致,可以通過選擇不同的澆注料用高溫結合劑,得到不同施工狀態下的強度發展和高溫性能澆注料,以滿足不同工況條件的需要。

水合氧化鋁
主要成分為ρ-Al2O3的水合氧化鋁是一種結合體。α-Al2O3是一種具有高比表面和反應活性的鋁氧化物,是一種水化性能良好的氧化鋁變體,在使用中不會引入如CaO等雜質,工作溫度高(>1700℃).高溫機械性能優良,體積穩定,抗渣性好,在高溫下能轉化為α-Al2O3,可以改善澆注料的高溫性能。

它的水化反應如下所示。α-Al2O3在水的作用下溶解并反應產生三水鋁石和勃姆石凝膠。三水鋁石水化過程中,榮盛耐材先形成了一層厚的氧化鋁凝膠層,隨后形成了水化產物。三水鋁石晶彼此相連。膠體填充孔洞,減少膠體表面缺陷。而且這種結晶過程有利于在集料顆粒表面形成這樣的結構,使接近顆粒附近的基底。從而得到坯體的強度。
鋁酸鈣水泥

在耐火澆注料中,鋁酸鈣水泥是應用為廣泛的一種材料。普通鋁酸鈣水泥包括尖晶石,含鋁酸鈣水泥。它的使用榮盛耐材點是早期強度高,能在短時間(6~24h)內獲得高強度,且施工性能可控,性能穩定、均勻。而水泥作為結合劑將CaO雜質引入耐火材料中。隨著煉鋼工藝的進步,耐火澆注料逐步向低水泥(CaO2.5%∶0.2%).超低水泥(CaO1.0%~0.2%).無水泥(CaO0.2%以下),盡量降低CaO含量,以降低其對高溫性能的影響。

鋁酸鈣水泥是一種水硬結合劑,其水化過程是水泥與水接觸后,水泥中礦物與水發生反應,伴隨著物相的微觀形貌和強度變化過程。水化是一種多階段、多階段、相互作用的過程。現在比較成熟的水化工藝原理是:當水泥與水混合時,Ca2+和Al(OH)4開始溶解,C2AH8,然后溶解飽和,開始結晶,形成亞穩態,CAH10.C2AH8,為了克服成核勢壘,在水化產物析出沉淀前需經歷一段誘導階段。水化產物成核后結晶長大,形成閉鎖網絡,這種結構決定了水泥的凝結時間和強度。類似CAH10的產生時間為6~24小時,C2AH8類似,時間為24h。而CAH10.C2AH8在環境溫度超過21℃時得到了穩定轉化。無定形AH3在低溫下可形成溶膠相,而在干燥時,AH3相會導致材料有爆裂的危險,因此一般在27℃以上養護,因此在30℃以上的養護制度是在30℃以上的環境中覆蓋一層30℃下的AH3相。澆注料中的硅微粉末、活性氧化鎂等物相對水化機理也有影響。水合產物形態多樣,C2AH8、C2AH8、C3AH6、立方體形、AH3顆粒狀、顆粒狀CAH10有多種形態。

鋁凝膠粉

鋁凝膠粉是一種粉末狀結合劑,其主要成分是氧化鋁,雜質含量低,反應性強,可以用來配制無水泥澆注料,也可以用來配制超低水泥澆注料,還可以和少量的鋁酸鈣水泥配合使用。

當鋁粉體與水接觸時,能形成一種溶膠,填滿顆粒之間,逐漸膠凝,彼此交連,提供強度。并能有效地充填氣孔、減少加水量、減少氣孔率、增加接觸質點數,有利于提高固相反應的后續固相反應。由于鋁粉的高活性,在較高的溫度下更容易參與促進陶瓷相反應,從而促進燒結。

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