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什么是磷酸盐耐火浇注料

2021-07-14

碳化硅浇注料2-1.jpg

磷酸盐浇注料指磷酸或磷酸盐结合的浇注料,其硬化机理与所用结合剂种类及促硬方式相关。


磷酸盐浇注料的结合剂可以是磷酸,也可以是磷酸与氢氧化铝反应生成的磷酸二氢铝混合溶液。在常温下结合剂与硅酸铝材料一般不起反应(铁除外),需加热使结合剂脱水缩合并将骨料粉料粘附胶结起来,从而获得常温强度。


当采用促凝剂时则无需加热,可以加入氧化镁细粉或高铝水泥进行促凝。当加入氧化镁细粉后,其与磷酸迅速反应形成,致使耐火材料凝结硬化,当加入铝酸盐水泥时则形成具有良好胶凝性的磷酸盐、含水磷酸盐如磷酸一氢钙或磷酸二氢钙等,致使材料凝结硬化。


从磷酸和磷酸盐耐火浇注料的硬化机理可知,只有胶结剂和耐火骨料和粉料之间在加热过程中反应速度合适,才能形成优良的耐火浇注料。但是,耐火原料再粉碎、球磨和混炼过程中,易带入金属铁等杂质,拌和时将与胶结剂发生反应而放出氢气,致使耐火浇注料鼓胀、组织结构疏松,耐压强度降低。这对于生产普通磷酸和磷酸盐耐火浇注料是不利的。


1、消除鼓胀的工艺方法


1)困料


即将耐火骨料和粉料与胶结剂用量的3/5左右先混拌均匀,放进料仓或困料场地,用塑料布覆盖,防止胶结剂蒸发;同时不得与水接触,气温应大于15℃,静置一段时间,使胶结剂与耐火骨料和粉料中的金属充分反应,放出氢气。


2)冲洗、磁选


采用瓷球磨机粉磨或用强酸(如盐酸等)冲洗粉料以及采用磁选等方法,少带入或排除金属等杂质。


3)抑制剂


也可以采用在耐火材料中减少胶结剂的用量、或者掺加一些抑制剂等方法来减少耐火浇注料鼓胀现象。


2、正确存放方法


对于用振动成型等方法大规模施工制作磷酸和磷酸盐耐火浇注料来说,困料是既有效又经济的办法,因此应用广泛。将困好的料称量后,加促凝剂搅拌均匀,再加余下的胶结剂,继续搅拌1~2min即可供成型使用。困料时间主要根据胶结剂与耐火骨料和粉料中夹杂的金属之间的化学反应速度和环境温度等条件来确定。


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图注:磷酸盐浇注料


磷酸结合耐火浇注料试样在室内、露天和浇注料标准养护室中存放,随着存放时间的增加,其常温耐压强度有所提高,但室内存放比室外好些,标准养护3个月后的强度有缓慢降低的趋势。在室内存放时,烧后耐压强度比露天的高10MPa以上。标准养护室内存放的烧后耐压强度,也优于露天的。露天存放的试样,可能由于寒暑变化和干湿循环,致使耐火浇注料的性能偏低。


应当指出,存放环境对磷酸和磷酸盐耐火浇注料常温性能虽有某些影响,但对高温性能影响不大,也不影响使用,这是由于在200℃以前是加促凝剂生成的胶结磷酸盐起主导作用,而在高温下则是形成的陶瓷结合起主导作用。所以,加促凝剂的磷酸和磷酸盐耐火浇注料硬化后,对存放地点的要求,并不十分严格。不加促凝剂的磷酸和磷酸盐耐火浇注料,必须经过热处理后,才能存放。不经热处理没有强度,热处理温度低,易产生“潮解”现象。


磷酸盐浇注料中结合剂虽不与材料本身在常温下发生发应,但也会因存放过程或运输过程中的温度变化或其他环境变化而缓慢凝结硬化,如需长时间存放时则可以加入缓凝剂如柠檬酸、酒石酸等以延长保存时间。


磷酸和磷酸盐耐火浇注料在存放过程中或低温使用条件下,耐火浇注料表面有白色结晶物析出。经化学和X射线的分析,“白毛”为铝盐和钙盐的析晶。在高温或长期加热情况下,铝盐和钙盐转变成难溶的盐类,“白毛”也随之消失。这种现象在一般情况下对耐火浇注料性能无影响。但析出过多,会使浇注料内部结构疏松,强度降低,甚至崩散,在存放或使用过程中应加以注意。



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