【摘 要】
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作为不定形耐火材料中应用占比最多的耐火浇注料,其性能的优化和发展与其组成密切相关,组成浇注料的骨料、微粉、结合剂以及添加剂是影响耐火浇注料的关键因素。浇注料的粒度级配,包括微粉的含量,影响着浇注料的物理性能和使用性能。结合剂的不同种类和含量不仅影响耐火浇注料的结合性能,也影响其理化指标和服役性能。现常用铝酸钙水泥结合浇注料中温强度不足,其中Ca O的存在高温下形成低熔点液相,影响高温性能;水合氧化
【机 构】
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中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司
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作为不定形耐火材料中应用占比最多的耐火浇注料,其性能的优化和发展与其组成密切相关,组成浇注料的骨料、微粉、结合剂以及添加剂是影响耐火浇注料的关键因素。浇注料的粒度级配,包括微粉的含量,影响着浇注料的物理性能和使用性能。结合剂的不同种类和含量不仅影响耐火浇注料的结合性能,也影响其理化指标和服役性能。现常用铝酸钙水泥结合浇注料中温强度不足,其中Ca O的存在高温下形成低熔点液相,影响高温性能;水合氧化铝结合的浇注料常温强度不足,加热烘烤时极易发生爆裂;硅溶胶结合剂常温强度不足,Si O2对材料抗渣性有负面影响。除了单一种类的溶胶,近年来还开发了二元或多元体系溶胶,以进一步提升浇注料的性能。本文首先以镁铝尖晶石前驱体溶胶为研究对象,研究了镁铝双组元溶胶的制备与性能。首先探究了单一组元,铝溶胶的稳定性。发现随着不同分散剂的加入,铝溶胶的粘度、Zeta电位等会受到添加剂种类和含量的影响。但是整体上在微量添加时影响较小,是因纳米氧化铝较小的粒径,比表面积和表面能都很大,很容易发生团聚,造成外加分散剂对于溶胶的流动性无较大影响。其次以硝酸铝为氧化铝前驱体,以硝酸镁为氧化镁前驱体,通过调节混合溶液中的p H值,制备了镁铝尖晶石前驱体溶胶。溶胶的密度为1.20 g/cm~3,外观透明、均匀、稳定,在50℃以上转化为柔软、透明的凝胶。所测溶胶的p H在3-4之间,煅烧温度为1000℃时,可达到约7.5%的固含量。利用TGA分析研究溶胶的热力学行为,发现热分解产物在600℃下形成单相Mg Al2O4。论文还从浇注料的粒度级配和溶胶加入量两个方面探究了镁铝前驱体溶胶结合氧化铝基浇注料的各项性能,分析了微观结构的变化。发现浇注料的粒度级配对浇注料的性能具有显著影响,最紧密堆积模式具有强度高、密度高和较好的抗渣侵蚀性。不同的溶胶加入量使浇注料中产生了不同的尖晶石含量,尖晶石的生成引起的膨胀对微观结构的设计提供了调控途径。随着尖晶石前驱体溶胶加入量的增多,尖晶石生成产生的微裂纹效应大于溶胶的低温结合带来的有益效果,对于各项性能产生了先增加后减小的趋势。最后对比研究了尖晶石前驱体溶胶、硅溶胶、铝溶胶和水泥四种结合剂对氧化铝基浇注料性能影响,发现在各项性能方面,尖晶石前驱体溶胶结合材料的性能良好,有利于高温条件下的应用。氧化铝溶胶因满足施工性能所需加水量较多,综合性能较差。
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