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【防爆纤维】浇注料发展趋势一片大好

文章出处:责任编辑:防爆纤维人气:-发表时间:2017-07-25 18:00【

  第一次使用硅溶胶作为结合剂后,硅溶胶取代铝酸钙水泥(以下简称 CA),具有 LCC 和 ULCC 的所有优点,同时解决了它们大部分的缺点。硅溶胶作为耐火浇注料的结合剂,其原理是成熟的溶胶-凝胶技术,已经被应用在高技术陶瓷基体上,具有易于成型、均匀性好、烧结温度低等优点。在浇注料中加入硅溶胶后,硅胶-凝胶包围着耐火材料颗粒,经干燥,凝胶的骨架结合这些颗粒形成初始强度。在 A12O3质和铝硅质的浇注料中,由于减少了 Ca O,其高温性能有了提高。因为有较高的致密性、粘结度及碱度,硅溶胶结合的浇注料有更好的粘结性和自流性。从 1989 年开始,硅溶胶结合的耐火浇注料就开始了工业应用,可泵送的浇注料在 A12O3-Si O2和 A12O3-Si O2-Si C-C 系统中应用非常成功。
 
  凝胶结合的浇注料系统另外一个独特的性能是:它与 LCC 及 ULCC 不同,其性能不受施工时添加的结合剂的影响。
 
  浇注料的进一步研究表明,在碱性条件下,基质料浆中的 电位变大,稳定性增强,料浆的粘度降低,流动性提高。硅溶胶的 PH 值一般在 9~10,在相同条件下,加入硅溶胶的浇注料与加入 CA 的浇注料相比,其烧后的耐压强度和抗折强度要提高 1 倍左右,显气孔率降低 10%以上。

                                                    
 
  从上世纪 80 年代末开始,浇注料所用的原材料也有了巨大的变化。低气孔电熔刚玉、电熔莫来石、电熔锆刚玉、电熔尖晶石、电熔锆刚玉尖晶石、电熔镁砂、电熔亚白刚玉、电熔棕刚玉(又分倾倒炉和脱壳炉)等一大批高档电熔制品先后进入耐火材料市场。烧结刚玉、板状刚玉、烧结尖晶石、烧结莫来石烧结镁砂、均化高铝料、轻质多孔熟料等高温煅烧原料也纷纷进入市场,烧结原料由于其烧结设备不同(分竖窑、倒焰窑、梭式窑、回转窑、隧道窑等烧成设备),原料选择及工艺不同(分高纯原料、天然原料、矾土基原料、二步煅烧原料、合成原料等),档次可分高、中、低档等多个品级。
 
随着耐火材料理论基础研究的不断深入,以及电熔、烧结工艺设备的日渐成熟,一批高科技含量的新型陶瓷材料也加入了耐火原材料的队伍。这些品种是Si3N4、塞隆、阿隆、镁阿隆、矾土基 β-Si Al ON、矾土基 Mg Al ON 等,这些高级耐火材料的主要特点是:①高熔点(2000℃以上);②优良的力学性能(高强度、高硬度);③优良的抗热震性能(热导率高);④对金属溶液及熔渣不润湿,具有良好的抗侵蚀性能。
 
  新型陶瓷材料的研究和批量生产,引起了浇注料研究的进一步深入,非氧化物—氧化物复合浇注料日渐兴盛,其中含碳质浇注料也随之兴起,各种防氧化剂及其机理研究方兴未艾。大高炉铁沟的整体浇注是非氧化物—氧化物复合浇注料使用的最典型代表之一。

近几年来陆续有纳米材料使用于浇注料的相关报道。在浇注料中以结合剂和添加剂的形式加入纳米粉,利用其表面和界面效应来减少水泥用量,降低有害成分和减少加水量,提高浇注料的力学性能。事实上,纳米粉就是超微粉在耐火材料领域的推广和延伸(当然还有其它效应在起作用,比如量子尺寸效应、宏观量子隧道效应,库伦堵塞与量子隧穿、介电限域效应等。
 
  有报道称,在塞隆增强 Al2O3-Si C-C 浇注料中,加入采用硅铝凝胶粉取代CA 作结合剂,既有利于降低 β-Si Al ON 的生成温度,又可以减少材料中的低熔物质。分布均匀、发育良好的粒状 β-Si Al ON 的形成可以提高 Al2O3-Si C-C 浇注料的强度。在刚玉浇注料中,如果加入纳米碳酸钙,热处理后与基质中的氧化铝反应生成片状的六铝酸钙,对结构产生不利影响。而加入纳米 Si O2时,能够明显改善刚玉浇注料的常温物理性能,但使其抗热震性能降低。
 
  浇注料的最新技术还有:稀土氧化物的引入(有 Y2O3、LaO3、Nd2O3、Ce2O3等); 原位反应增强技术(加氮化硅固溶到氧化铝中形成 Si Al ON,提高浇注料强度。Si Al ON 是 Si3N4中 Si 和 N 原子分别被 Al 和 O 部分置换后形成的固溶体,它不仅具有 Si3N4的强度、耐热性和硬度,而且比 Si3N4具有更好的化学稳定性、韧性和抗氧化性)。
 
  总体归纳起来,浇注料的技术发展趋势有如下四个方面:
 
  (一)  材质由中性、酸性氧化物材料向碱性氧化物材料和氧化物→非氧化物复合材料发展,由低纯度向高纯度发展,所用的原材料由以天然耐火原料为主向人工合成耐火原料发展。
 
  (二)  结合方式由水合结合→化学结合→水合结合+凝聚结合→  凝聚结合方向发展 。实际上是由会带入高杂质的结合剂向低杂质,甚至无杂质的结合剂方向发展,即向高纯度方向发展。
 
  (三)  作业性能由难触变→易触变→无触变易流动方向发展,从流变学观点来说,即从塑性→弹性→粘性→塑性→弹性→粘塑性方向发展。
 
  (四)  调和用水量由高水分→低水分→无水分发展,实际上是由低密度向高密度发展。这样使得新材料、新品种出现,从而适用于更苛刻的使用条件,扩大使用范围。
 
  在上述技术发展趋势的推动下,不定形耐火材料发生了更新换代的变化,出现了不少高技术新型不定形耐火材料。
 
  浇注料的发展除纯技术方面外还有如下趋势:即不断提高浇注料综合性能(优良的性价比),开发碱性等低水泥系列浇注料新品种,解决应用技术中的难题进一步扩大浇注料的应用范围,与其它品种耐火浇注料综合筑炉,尽可能提高窑炉的使用寿命,降低筑炉成本和获得更大经济效益。
 

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