常用高溫澆注料粘結(jié)劑主要有鋁酸鈣水泥、水合氧化鋁、硅溶膠、鋁凝膠粉結(jié)合劑等。各種粘合劑的作用機(jī)理和使用榮盛耐材征不一致,可以通過(guò)選擇不同的澆注料用高溫結(jié)合劑,得到不同施工狀態(tài)下的強(qiáng)度發(fā)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(jié)合體。α-Al2O3是一種具有高比表面和反應(yīng)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(huì)引入如CaO等雜質(zhì),工作溫度高(>1700℃).高溫機(jī)械性能優(yōu)良,體積穩(wěn)定,抗渣性好,在高溫下能轉(zhuǎn)化為α-Al2O3,可以改善澆注料的高溫性能。
它的水化反應(yīng)如下所示。α-Al2O3在水的作用下溶解并反應(yīng)產(chǎn)生三水鋁石和勃姆石凝膠。三水鋁石水化過(guò)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(chǎn)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(jié)晶過(guò)程有利于在集料顆粒表面形成這樣的結(jié)構(gòu),使接近顆粒附近的基底。從而得到坯體的強(qiáng)度。
鋁酸鈣水泥
在耐火澆注料中,鋁酸鈣水泥是應(yīng)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(diǎn)是早期強(qiáng)度高,能在短時(shí)間(6~24h)內(nèi)獲得高強(qiáng)度,且施工性能可控,性能穩(wěn)定、均勻。而水泥作為結(jié)合劑將CaO雜質(zhì)引入耐火材料中。隨著煉鋼工藝的進(jìn)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(wú)水泥(CaO0.2%以下),盡量降低CaO含量,以降低其對(duì)高溫性能的影響。
鋁酸鈣水泥是一種水硬結(jié)合劑,其水化過(guò)程是水泥與水接觸后,水泥中礦物與水發(fā)生反應(yīng),伴隨著物相的微觀形貌和強(qiáng)度變化過(guò)程。水化是一種多階段、多階段、相互作用的過(guò)程。現(xiàn)在比較成熟的水化工藝原理是:當(dāng)水泥與水混合時(shí),Ca2+和Al(OH)4開(kāi)始溶解,C2AH8,然后溶解飽和,開(kāi)始結(jié)晶,形成亞穩(wěn)態(tài),CAH10.C2AH8,為了克服成核勢(shì)壘,在水化產(chǎn)物析出沉淀前需經(jīng)歷一段誘導(dǎo)階段。水化產(chǎn)物成核后結(jié)晶長(zhǎng)大,形成閉鎖網(wǎng)絡(luò),這種結(jié)構(gòu)決定了水泥的凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度。類似CAH10的產(chǎn)生時(shí)間為6~24小時(shí),C2AH8類似,時(shí)間為24h。而CAH10.C2AH8在環(huán)境溫度超過(guò)21℃時(shí)得到了穩(wěn)定轉(zhuǎn)化。無(wú)定形AH3在低溫下可形成溶膠相,而在干燥時(shí),AH3相會(huì)導(dǎo)致材料有爆裂的危險(xiǎn),因此一般在27℃以上養(yǎng)護(hù),因此在30℃以上的養(yǎng)護(hù)制度是在30℃以上的環(huán)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(duì)水化機(jī)理也有影響。水合產(chǎn)物形態(tài)多樣,C2AH8、C2AH8、C3AH6、立方體形、AH3顆粒狀、顆粒狀CAH10有多種形態(tài)。
鋁凝膠粉
鋁凝膠粉是一種粉末狀結(jié)合劑,其主要成分是氧化鋁,雜質(zhì)含量低,反應(yīng)性強(qiáng),可以用來(lái)配制無(wú)水泥澆注料,也可以用來(lái)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(dāng)鋁粉體與水接觸時(shí),能形成一種溶膠,填滿顆粒之間,逐漸膠凝,彼此交連,提供強(qiáng)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(zhì)點(diǎn)數(shù),有利于提高固相反應(yīng)的后續(xù)固相反應(yīng)。由于鋁粉的高活性,在較高的溫度下更容易參與促進(jìn)陶瓷相反應(yīng),從而促進(jìn)燒結(jié)。
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