不定形耐火材料課件

1、第第5章章 不定形不定形耐火材料耐火材料 由由耐火骨料（粒狀料）和粉料、結(jié)合劑、外加劑耐火骨料（粒狀料）和粉料、結(jié)合劑、外加劑以以一定比例共同組成的，一定比例共同組成的，不經(jīng)成形和燒成而直接使用或加不經(jīng)成形和燒成而直接使用或加適當(dāng)液體調(diào)配后使用的耐火材料。適當(dāng)液體調(diào)配后使用的耐火材料。 也稱散狀耐火材料（無固定外形、可制成漿狀、泥也稱散狀耐火材料（無固定外形、可制成漿狀、泥膏狀和松散狀）膏狀和松散狀） 或整體耐火材料或整體耐火材料 （可制成無接縫的整（可制成無接縫的整體耐火材料）。體耐火材料）。 概概 況況 一般是指一般是指粒徑大于粒徑大于0.088mm的顆粒料。是不定形耐的顆粒料。是不定形耐

2、火材料組織中的主體材料，起骨架作用，決定其物理力火材料組織中的主體材料，起骨架作用，決定其物理力學(xué)和高溫使用性質(zhì)。耐火骨料的品種和臨界粒徑，應(yīng)根學(xué)和高溫使用性質(zhì)。耐火骨料的品種和臨界粒徑，應(yīng)根據(jù)爐襯厚度、施工方法和使用條件的要求選擇。據(jù)爐襯厚度、施工方法和使用條件的要求選擇。 也稱細(xì)粉，指也稱細(xì)粉，指粒徑等于或小于粒徑等于或小于0.088mm的顆粒料，的顆粒料，它是基質(zhì)材料，一般在高溫作用下起它是基質(zhì)材料，一般在高溫作用下起聯(lián)結(jié)或膠結(jié)耐火骨聯(lián)結(jié)或膠結(jié)耐火骨料的作用料的作用，使之獲得高溫物理力學(xué)性能和使用性能。細(xì)，使之獲得高溫物理力學(xué)性能和使用性能。細(xì)粉能填充耐火骨料的孔隙，也能賦予或改善拌和物

3、的作粉能填充耐火骨料的孔隙，也能賦予或改善拌和物的作業(yè)性和提高材料的致密度。業(yè)性和提高材料的致密度。 能使耐火骨料和粉料膠結(jié)起來顯示一定強(qiáng)度的材料。能使耐火骨料和粉料膠結(jié)起來顯示一定強(qiáng)度的材料?？捎脽o機(jī)、有機(jī)及其復(fù)合物等材料。它在一定條件下，可用無機(jī)、有機(jī)及其復(fù)合物等材料。它在一定條件下，通過化學(xué)、聚合和凝聚等作用，使通過化學(xué)、聚合和凝聚等作用，使拌和物硬化獲得強(qiáng)度拌和物硬化獲得強(qiáng)度。但其中含有較多的低熔點(diǎn)物質(zhì)，應(yīng)盡量減少其用量。但其中含有較多的低熔點(diǎn)物質(zhì)，應(yīng)盡量減少其用量。 強(qiáng)化結(jié)合劑作用和提高基質(zhì)相性能強(qiáng)化結(jié)合劑作用和提高基質(zhì)相性能的材料。它是的材料。它是耐火骨料、耐火粉料和結(jié)合劑構(gòu)成的基

4、本組分以外的耐火骨料、耐火粉料和結(jié)合劑構(gòu)成的基本組分以外的材料，故稱為外加劑。可分為促凝劑、分散劑、減水材料，故稱為外加劑。可分為促凝劑、分散劑、減水劑、抑制劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑、快干劑、燒結(jié)劑、膨劑、抑制劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑、快干劑、燒結(jié)劑、膨脹劑等。脹劑等。1、按耐火骨料品質(zhì)分類、按耐火骨料品質(zhì)分類 3、按施工和使用方法分類（該方法在實(shí)際使用中最多）、按施工和使用方法分類（該方法在實(shí)際使用中最多）種類施工制作澆注料振動臺、振動器、震動-加壓等方法成型可塑料搗固機(jī)或風(fēng)鎬搗打成型搗打料風(fēng)鎬或人工搗打成型噴射料噴射機(jī)投射料投射機(jī)耐火泥抹灰器和灰漿泵成型或人工涂抹2、按所用結(jié)合劑分類、按所用結(jié)合劑分類

5、 工廠占地面積小，投資少，能耗低；工廠占地面積小，投資少，能耗低； 生產(chǎn)過程簡便，勞動強(qiáng)度低；生產(chǎn)過程簡便，勞動強(qiáng)度低； 供貨周期短；供貨周期短； 適用性強(qiáng)，可制成任何形狀的構(gòu)筑物；適用性強(qiáng)，可制成任何形狀的構(gòu)筑物； 施工簡便，直接使用或調(diào)配后使用；施工簡便，直接使用或調(diào)配后使用； 使用方便，可進(jìn)行在線或離線修補(bǔ)；使用方便，可進(jìn)行在線或離線修補(bǔ)； 體積穩(wěn)定性不好、氣孔率較高、耐侵蝕能力一般體積穩(wěn)定性不好、氣孔率較高、耐侵蝕能力一般不強(qiáng)、質(zhì)量波動較大，使用后拆卸困難、現(xiàn)場須配備不強(qiáng)、質(zhì)量波動較大，使用后拆卸困難、現(xiàn)場須配備專用施工設(shè)備等。專用施工設(shè)備等。n 5.1 不定形耐火材料用結(jié)合劑不定形耐

6、火材料用結(jié)合劑n 5.2 不定形耐火材料用外加劑不定形耐火材料用外加劑n 5.3 鋁酸鹽水泥耐火澆注料鋁酸鹽水泥耐火澆注料5.1 5.1 不定形耐火材料用結(jié)合劑不定形耐火材料用結(jié)合劑 一、定義一、定義 膠結(jié)耐火骨料（粒狀料）和粉料，并使不定形耐火膠結(jié)耐火骨料（粒狀料）和粉料，并使不定形耐火材料產(chǎn)生強(qiáng)度的材料。材料產(chǎn)生強(qiáng)度的材料。 1）耐火磚耐火磚通過干燥或燒成產(chǎn)生陶瓷結(jié)合或直接結(jié)通過干燥或燒成產(chǎn)生陶瓷結(jié)合或直接結(jié)合。合。 2）不定形耐火材料不定形耐火材料使用前未經(jīng)高溫?zé)?，顆粒間使用前未經(jīng)高溫?zé)桑w粒間只能靠結(jié)合劑的作用使其粘結(jié)為整體，使構(gòu)筑物或制品只能靠結(jié)合劑的作用使其粘結(jié)為整體，使構(gòu)筑物

7、或制品具有一定的強(qiáng)度。具有一定的強(qiáng)度。 良好的良好的凝結(jié)硬化特性凝結(jié)硬化特性，滿足施工使用強(qiáng)度；，滿足施工使用強(qiáng)度； 分散性分散性能好能好，良好的，良好的潤濕性潤濕性，可與粒狀和粉狀物料表，可與粒狀和粉狀物料表面面 最大限度的接觸，提高材料的致密性；最大限度的接觸，提高材料的致密性； 硬化時的硬化時的體積穩(wěn)定性體積穩(wěn)定性較好，耐火性能高；較好，耐火性能高； 無其它危害作用；無其它危害作用； 二、不定形耐火材料對結(jié)合劑的要求二、不定形耐火材料對結(jié)合劑的要求 無機(jī)結(jié)合劑：無機(jī)結(jié)合劑： 1)硅酸鹽類硅酸鹽類 2)鋁酸鹽類鋁酸鹽類 3)磷酸鹽類磷酸鹽類 4)硫酸鹽類硫酸鹽類 5)氯化物類氯化物類 6)

8、 溶膠類溶膠類三、結(jié)合劑的分類三、結(jié)合劑的分類 1、按、按化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)分類：有機(jī)和無機(jī)結(jié)合劑；分類：有機(jī)和無機(jī)結(jié)合劑；有機(jī)結(jié)合劑：有機(jī)結(jié)合劑： 天然類天然類 合成類合成類1) 水硬性結(jié)合劑水硬性結(jié)合劑 ，如各種水泥；，如各種水泥；2) 氣硬性結(jié)合劑氣硬性結(jié)合劑 ，如加有機(jī)促凝劑的水玻璃；，如加有機(jī)促凝劑的水玻璃； 熱硬性結(jié)合劑，如磷酸鋁結(jié)合劑；熱硬性結(jié)合劑，如磷酸鋁結(jié)合劑；3) 陶瓷結(jié)合劑又稱火硬性結(jié)合劑。陶瓷結(jié)合劑又稱火硬性結(jié)合劑。2、按、按硬化條件硬化條件分類分類 暫時性結(jié)合劑：暫時性結(jié)合劑：（多為有機(jī)類多為有機(jī)類） 水溶性結(jié)合劑水溶性結(jié)合劑:糊精、甲基纖維素、木質(zhì)黃酸鹽、糊精、甲基纖

9、維素、木質(zhì)黃酸鹽、PVA等等 非水溶性結(jié)合劑：硬瀝青、石蠟、聚丙烯酸。非水溶性結(jié)合劑：硬瀝青、石蠟、聚丙烯酸。3、按不同溫度下結(jié)合作用分類、按不同溫度下結(jié)合作用分類 永久性結(jié)合劑永久性結(jié)合劑（多為無機(jī)類多為無機(jī)類） 1) 鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥 （常稱高鋁水泥）：（常稱高鋁水泥）：CA、CA2、C12A7、C4AF等等 C3AH6 2) 硅酸鹽結(jié)合劑硅酸鹽結(jié)合劑:主要為堿金屬硅酸鹽（通稱水玻璃主要為堿金屬硅酸鹽（通稱水玻璃,為為許多鈉硅酸鹽的混合物，許多鈉硅酸鹽的混合物，Na2O.nSiO2）和硅酸乙酯）和硅酸乙酯Si(OCH3CH2)4。 3）氯化鹽）氯化鹽(MgCl2）和硫酸鹽）和硫酸鹽Al

10、2(SO4)3結(jié)合劑結(jié)合劑. 不定形耐火材料始于不定形耐火材料始于1914年美國出現(xiàn)的可年美國出現(xiàn)的可塑料，塑料，1918年法國用礬土水泥作結(jié)合劑，不定年法國用礬土水泥作結(jié)合劑，不定形耐火材料開始了新的時代。形耐火材料開始了新的時代。 不定形耐火材料的發(fā)展中，結(jié)合劑的使用不定形耐火材料的發(fā)展中，結(jié)合劑的使用是關(guān)鍵是關(guān)鍵。根據(jù)結(jié)合劑的發(fā)展，可以把不定形耐根據(jù)結(jié)合劑的發(fā)展，可以把不定形耐火材料的發(fā)展分為如下幾個階段：火材料的發(fā)展分為如下幾個階段： 2）20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代70年代后期：年代后期：開發(fā)出硫酸鋁、聚開發(fā)出硫酸鋁、聚合氯化鋁、磷酸鈉、燒結(jié)和電熔氧化鋁水泥、粘土等，合氯化鋁、磷酸鈉、燒

11、結(jié)和電熔氧化鋁水泥、粘土等，提高了不定形材料的高溫使用性能；提高了不定形材料的高溫使用性能； 3）20世紀(jì)世紀(jì)80年代初至今年代初至今：復(fù)合結(jié)合劑、超微粉及高復(fù)合結(jié)合劑、超微粉及高效外加劑的使用，配制成功低水泥、超低水泥和無水效外加劑的使用，配制成功低水泥、超低水泥和無水泥澆注料，性能顯著提高。傳統(tǒng)澆注料用水量大于泥澆注料，性能顯著提高。傳統(tǒng)澆注料用水量大于10，而高技術(shù)澆注料用水量在，而高技術(shù)澆注料用水量在4左右。左右。 1）1914年年20世紀(jì)世紀(jì)60年代中期：年代中期：硅酸鹽水泥、鋁酸硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、水玻璃和磷酸鹽等結(jié)合劑的使用，與普通耐鹽水泥、水玻璃和磷酸鹽等結(jié)合劑的使用，與普

12、通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；1、水合結(jié)合水合結(jié)合：借助于常溫下，結(jié)合劑與水發(fā)生反應(yīng)生借助于常溫下，結(jié)合劑與水發(fā)生反應(yīng)生成水化產(chǎn)物而產(chǎn)生的結(jié)合。成水化產(chǎn)物而產(chǎn)生的結(jié)合。四、結(jié)合劑的四、結(jié)合劑的結(jié)合方式結(jié)合方式 結(jié)合劑的結(jié)合方式大致可以分為六類結(jié)合劑的結(jié)合方式大致可以分為六類2、化學(xué)結(jié)合化學(xué)結(jié)合：借助于結(jié)合劑與硬化劑，或結(jié)合劑與耐借助于結(jié)合劑與硬化劑，或結(jié)合劑與耐火材料之間在常溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或加熱時發(fā)生化火材料之間在常溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或加熱時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成具有結(jié)合劑作用的化合物而產(chǎn)生結(jié)合。學(xué)反應(yīng)生成具有結(jié)合劑作用的化合物而產(chǎn)生結(jié)合。 借助于催化劑

13、或交聯(lián)劑，使結(jié)合劑發(fā)生縮聚形成借助于催化劑或交聯(lián)劑，使結(jié)合劑發(fā)生縮聚形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生結(jié)合強(qiáng)度。如：甲基酚醛樹脂加酸網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生結(jié)合強(qiáng)度。如：甲基酚醛樹脂加酸作催化劑或加熱時可產(chǎn)生如下縮聚反應(yīng)而產(chǎn)生較好的作催化劑或加熱時可產(chǎn)生如下縮聚反應(yīng)而產(chǎn)生較好的結(jié)合強(qiáng)度。結(jié)合強(qiáng)度。 3、陶瓷結(jié)合：、陶瓷結(jié)合：指低溫?zé)Y(jié)結(jié)合，即在散狀耐火材料中指低溫?zé)Y(jié)結(jié)合，即在散狀耐火材料中加入可降低燒結(jié)溫度的助劑或金屬粉末，以大大降低液加入可降低燒結(jié)溫度的助劑或金屬粉末，以大大降低液湘出現(xiàn)溫度，促進(jìn)低溫下固液反應(yīng)而產(chǎn)生低溫?zé)Y(jié)結(jié)湘出現(xiàn)溫度，促進(jìn)低溫下固液反應(yīng)而產(chǎn)生低溫?zé)Y(jié)結(jié)合。合。 如在剛玉質(zhì)干式振動料中加入少量

14、硼酐。如在剛玉質(zhì)干式振動料中加入少量硼酐。 4、凝聚結(jié)合：、凝聚結(jié)合：靠微粒子靠微粒子(膠體粒子膠體粒子)之間相互吸引緊密之間相互吸引緊密接觸，借助于范德華力而結(jié)合在一起?？僧a(chǎn)生凝聚結(jié)接觸，借助于范德華力而結(jié)合在一起?？僧a(chǎn)生凝聚結(jié)合的材料有粘土微粉、氧化物超微粉、硅溶膠、鋁溶合的材料有粘土微粉、氧化物超微粉、硅溶膠、鋁溶膠等。使用時要加入凝聚劑。膠等。使用時要加入凝聚劑。 5、粘附結(jié)合：、粘附結(jié)合：借助于以下幾種物理作用之一而產(chǎn)生結(jié)借助于以下幾種物理作用之一而產(chǎn)生結(jié)合的。合的。 1）物理吸附作用（范德華力）；）物理吸附作用（范德華力）； 2）擴(kuò)散作用）擴(kuò)散作用 3）靜電作用）靜電作用 產(chǎn)生粘附

15、結(jié)合的結(jié)合劑多數(shù)為有機(jī)結(jié)合劑，即在常產(chǎn)生粘附結(jié)合的結(jié)合劑多數(shù)為有機(jī)結(jié)合劑，即在常溫下或低溫下起結(jié)合作用、經(jīng)中溫和高溫?zé)崽幚砗髸叵禄虻蜏叵缕鸾Y(jié)合作用、經(jīng)中溫和高溫?zé)崽幚砗髸紵簦绾Ⅳ燃谆w維素，紙漿廢液燃燒掉，如糊精、羧甲基纖維素，紙漿廢液(木質(zhì)素磺木質(zhì)素磺酸鹽酸鹽)、糖蜜、阿拉伯樹膠等。、糖蜜、阿拉伯樹膠等。 五、幾類結(jié)合劑的凝結(jié)（硬化）機(jī)理五、幾類結(jié)合劑的凝結(jié)（硬化）機(jī)理 1、鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥 燒結(jié)氧化鋁水泥和電熔氧化鋁水泥屬于純鋁酸鈣水泥燒結(jié)氧化鋁水泥和電熔氧化鋁水泥屬于純鋁酸鈣水泥（工業(yè)氧化鋁優(yōu)質(zhì)石灰石制成），其它的為高鋁水泥（工業(yè)氧化鋁優(yōu)質(zhì)石灰石制成），其它的為高鋁水泥

16、（鋁礬土石灰石制成）。（鋁礬土石灰石制成）。結(jié)合劑結(jié)合劑鋁鋁-50水水泥泥鋁鋁-60水泥水泥鋁鋁-70水水泥泥燒結(jié)氧化鋁燒結(jié)氧化鋁水泥水泥電熔氧化鋁電熔氧化鋁水泥水泥主要礦相主要礦相CACA2,CA（次（次之）之）CA2CA2,CACA,C12A7 (少少) 熔點(diǎn)，熔點(diǎn)， 1600175017501750 1450特點(diǎn)特點(diǎn)水化較快水化較快水化較慢水化較慢水化較慢水化較慢水化較慢水化較慢 速凝速凝水化產(chǎn)物水化產(chǎn)物C3AH6+AH3澆注料使?jié)沧⒘鲜褂脺囟?，用溫度?14001500160018001800鋁酸鹽水泥耐火澆注料鋁酸鹽水泥耐火澆注料 主要礦物成分：CA：高水硬活性，硬化迅速；提供水泥早

17、強(qiáng)CA2：水硬化較慢，早期強(qiáng)度低而后期強(qiáng)度高 結(jié)合機(jī)理：水化 鋁酸鹽水泥的硬化機(jī)理，是指具有水硬性的鋁酸鈣鋁酸鹽水泥的硬化機(jī)理，是指具有水硬性的鋁酸鈣礦物與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)膠凝的過程。礦物與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)膠凝的過程。 CAH10和和C2AH8為亞穩(wěn)相，經(jīng)過一段時間加熱后，為亞穩(wěn)相，經(jīng)過一段時間加熱后，會逐漸轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的會逐漸轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的C3AH6(立方晶，粒狀晶體，晶體立方晶，粒狀晶體，晶體間結(jié)合能力差間結(jié)合能力差)。強(qiáng)度比較：強(qiáng)度比較：CAH10 C2AH8 C3AH6 CAH10和和C2AH8都屬于六方晶系，呈片狀或針狀，互都屬于六方晶系，呈片狀或針狀，互相交錯，重疊搭配，可形成

18、堅強(qiáng)的結(jié)晶聯(lián)生體。氫氧化鋁相交錯，重疊搭配，可形成堅強(qiáng)的結(jié)晶聯(lián)生體。氫氧化鋁凝膠凝膠AH3填充于晶體的空隙內(nèi)。同時，水化產(chǎn)物結(jié)合水填充于晶體的空隙內(nèi)。同時，水化產(chǎn)物結(jié)合水量較大，故能很快形成比較致密的漿體結(jié)構(gòu)，早期強(qiáng)度顯量較大，故能很快形成比較致密的漿體結(jié)構(gòu)，早期強(qiáng)度顯著增長。著增長。 C3AH6屬于立方晶系，存在較多的位錯缺陷，多為粒屬于立方晶系，存在較多的位錯缺陷，多為粒狀晶體，晶體之間的結(jié)合較差，水泥石強(qiáng)度低。狀晶體，晶體之間的結(jié)合較差，水泥石強(qiáng)度低。 由高鋁水泥構(gòu)成的水泥石強(qiáng)度，在低溫養(yǎng)護(hù)比在高溫由高鋁水泥構(gòu)成的水泥石強(qiáng)度，在低溫養(yǎng)護(hù)比在高溫養(yǎng)護(hù)時要高。隨養(yǎng)護(hù)齡期延長而有所降低。養(yǎng)護(hù)時

19、要高。隨養(yǎng)護(hù)齡期延長而有所降低。 鈉水玻璃是由正硅酸鈉鈉水玻璃是由正硅酸鈉(2Na2OSiO2)、偏硅酸鈉、偏硅酸鈉(Na2OSiO2)、二硅酸鈉、二硅酸鈉(Na2O2SiO2)和膠體和膠體SiO2組成的膠組成的膠體溶膠，一般化學(xué)式為體溶膠，一般化學(xué)式為Na2OnSiO2xH2O，模數(shù)，模數(shù)nSiO2/Na2O。其硬化有兩種方式：。其硬化有兩種方式：干燥或加促凝劑。干燥或加促凝劑。二、水玻璃二、水玻璃 （氣硬性結(jié)合劑）（氣硬性結(jié)合劑） 不定形耐火材料使用的水玻璃，模數(shù)一般不定形耐火材料使用的水玻璃，模數(shù)一般選用選用2.4-3.0，密度，密度1.26-1.40g/cm3。硅氟化鈉硅氟化鈉Na2S

20、iF6為白色結(jié)晶粉末，在水溶液中溶解度為白色結(jié)晶粉末，在水溶液中溶解度小，呈酸性，小，呈酸性，pH值為值為3，這是由于如下反應(yīng)造成的：，這是由于如下反應(yīng)造成的： Na2SiF64H2O 2NaF+4HF+ Si(OH)4 水玻璃水解時生成堿：水玻璃水解時生成堿： mNa2OnSiO2nH2O 2NaOH+(m-1)Na2OnSiO2 1、干燥條件下：、干燥條件下： Na2OnSiO2+2nH2O+CO2Na2CO3+nSi(OH)4硅氧凝膠體硅氧凝膠體 2、上述反應(yīng)緩慢，生產(chǎn)中往往加入促硬劑、上述反應(yīng)緩慢，生產(chǎn)中往往加入促硬劑 2Na2OnSiO2+Na2SiF6+2(2n+1)H2O 6Na

21、F+(2n+1)Si(OH)41）Na2SiF6水解同時析出硅酸凝膠體，增加了水玻璃水解同時析出硅酸凝膠體，增加了水玻璃中中Si(OH)2的濃度，促進(jìn)凝結(jié)；的濃度，促進(jìn)凝結(jié)； 2）Na2SiF6水解后生成水解后生成HF，中和了水玻璃水解生成的，中和了水玻璃水解生成的NaOH，加速了水玻璃水解，促進(jìn)凝結(jié)；，加速了水玻璃水解，促進(jìn)凝結(jié)； 3）NaOH被被HF中和，避免了中和，避免了NaOH對硅酸鈉膠體的破對硅酸鈉膠體的破壞作用，保證了凝結(jié)的正常進(jìn)行和發(fā)揮作用壞作用，保證了凝結(jié)的正常進(jìn)行和發(fā)揮作用。Na2SiF6的作用：的作用： 注意注意：1）Na2SiF6有毒，使用時注意安全；有毒，使用時注意安全

22、； 2）Na2SiF6影響耐火性質(zhì)，適量少加為宜。加影響耐火性質(zhì)，適量少加為宜。加入入 量為水玻璃用量的量為水玻璃用量的1012 三、磷酸鹽結(jié)合劑磷酸鋁三、磷酸鹽結(jié)合劑磷酸鋁 (熱硬性結(jié)合劑熱硬性結(jié)合劑) 磷酸本身沒有粘結(jié)性，和耐火材料接觸后在高溫下磷酸本身沒有粘結(jié)性，和耐火材料接觸后在高溫下迅速反應(yīng)生成磷酸鹽才表現(xiàn)除良好的粘結(jié)性能。迅速反應(yīng)生成磷酸鹽才表現(xiàn)除良好的粘結(jié)性能。 2Al(H2PO4)3 Al2(H2P2O7)33H2O 酸式磷酸酸式磷酸鋁鋁 Al2(H2P2O7)3 nAl(H2P3O10)H2O 焦磷酸鋁焦磷酸鋁 Al(H2P3O10) Al(PO3)3H2O 偏磷酸鋁偏磷酸鋁

23、 nAl(PO3)3 Al(PO3)3n 偏磷酸鋁聚合物的形成和聚合以及同時產(chǎn)生較強(qiáng)的粘附偏磷酸鋁聚合物的形成和聚合以及同時產(chǎn)生較強(qiáng)的粘附作用，使結(jié)合體獲得強(qiáng)度。作用，使結(jié)合體獲得強(qiáng)度。250300 C 300400 C 500 C 800 C 結(jié)合硬化機(jī)理：結(jié)合硬化機(jī)理： 氯化鎂氯化鎂MgCl2H2O結(jié)合劑主要用于生產(chǎn)鎂質(zhì)、鎂鉻結(jié)合劑主要用于生產(chǎn)鎂質(zhì)、鎂鉻質(zhì)和鉻鎂質(zhì)耐火材料，其凝結(jié)硬化作用主要是由于質(zhì)和鉻鎂質(zhì)耐火材料，其凝結(jié)硬化作用主要是由于MgCl2與與H2O反應(yīng)生成反應(yīng)生成氧氯化鎂氧氯化鎂以及由于氯化鎂的存以及由于氯化鎂的存在使氧化鎂快速持續(xù)地水化生成在使氧化鎂快速持續(xù)地水化生成Mg(O

24、H)2而引起的，而引起的，其反應(yīng)式為：其反應(yīng)式為： xMgO + yMgCl2 + 2H2O xMgOyMgCl22H2O MgO + H2O Mg(OH)2 四、氯化鎂結(jié)合劑四、氯化鎂結(jié)合劑 MgO水化反應(yīng)本來是較慢的，但當(dāng)水溶液中有水化反應(yīng)本來是較慢的，但當(dāng)水溶液中有MgCl2存在時，增大了存在時，增大了Mg(OH)2晶體的溶解度，從而促進(jìn)晶體的溶解度，從而促進(jìn)MgO的持續(xù)水化，使的持續(xù)水化，使Mg(OH)2得以大量形成，成為連續(xù)的結(jié)得以大量形成，成為連續(xù)的結(jié)晶體骨架結(jié)構(gòu)，使結(jié)合體的強(qiáng)度提高。晶體骨架結(jié)構(gòu)，使結(jié)合體的強(qiáng)度提高。 Mg(OH)2在在400左右分解，成為高度分散的具有相左右分解

25、，成為高度分散的具有相當(dāng)高活性的當(dāng)高活性的MgO，促進(jìn)固相反應(yīng)，有利于燒結(jié)。，促進(jìn)固相反應(yīng)，有利于燒結(jié)。 通常控制通?？刂芃gCl2水溶液的比重在水溶液的比重在1.24左右，加入左右，加入量約量約3。 受水解生成受水解生成堿式鹽堿式鹽，然后生成氫氧化鋁，最后逐漸，然后生成氫氧化鋁，最后逐漸形成形成氫氧化鋁凝膠體氫氧化鋁凝膠體而凝結(jié)硬化。而凝結(jié)硬化。 Al2(SO4)3 + 2H2O Al2(SO4)2(OH)2 + H2SO4 Al2(SO4)2(OH)2 + 2H2O Al2(SO4)(OH)4 + H2SO4 Al2(SO4)(OH)4 + 2H2O 2Al(OH)3+ H2SO4 常溫下

26、硫酸鋁的水解作用較慢，甚至在常溫下硫酸鋁的水解作用較慢，甚至在200700溫度下水解不超過溫度下水解不超過5%，因此可以加入其它金屬鹽促凝。，因此可以加入其它金屬鹽促凝。 五、硫酸鋁五、硫酸鋁 六、微粉結(jié)合六、微粉結(jié)合 高技術(shù)澆注料的配制幾乎都涉及到微粉的使用。高技術(shù)澆注料的配制幾乎都涉及到微粉的使用。上世紀(jì)上世紀(jì)80年代以后，在陶瓷和耐火材料的使用中，人年代以后，在陶瓷和耐火材料的使用中，人們發(fā)現(xiàn)提高細(xì)粉的粒度可以促進(jìn)燒結(jié)過程、降低水的們發(fā)現(xiàn)提高細(xì)粉的粒度可以促進(jìn)燒結(jié)過程、降低水的用量、提高材料的強(qiáng)度、提高坯體的致密度。用量、提高材料的強(qiáng)度、提高坯體的致密度。 微粉的作用機(jī)理較復(fù)雜，一般認(rèn)為

27、是微粉的作用機(jī)理較復(fù)雜，一般認(rèn)為是填充作用填充作用和和凝凝聚結(jié)合聚結(jié)合的共同作用。的共同作用。SiO2微粉（硅灰）微粉（硅灰） SiO2微粉（硅灰）為鐵合金廠、金屬硅廠微粉（硅灰）為鐵合金廠、金屬硅廠的副產(chǎn)品（氣相沉淀而成），粒度在的副產(chǎn)品（氣相沉淀而成），粒度在0.10.5um，球形顆粒，活性適宜，能在顆粒，球形顆粒，活性適宜，能在顆粒表面形成硅膠薄膜，起到低溫結(jié)合作用。表面形成硅膠薄膜，起到低溫結(jié)合作用。2.62.72.82.933.13.20.5123469硅微粉含量(%)體積密度(g/cm3)051015200.5123469硅微粉含量(%)氣孔率(%)11011001600圖圖 硅微

28、粉摻量對鎂質(zhì)不定形耐火材料的影響硅微粉摻量對鎂質(zhì)不定形耐火材料的影響 近年來，無水泥澆注料結(jié)合體系的一個新的結(jié)合方式是近年來，無水泥澆注料結(jié)合體系的一個新的結(jié)合方式是由無定形由無定形SiO2微粉與微粉與MgO和和H2O作用產(chǎn)生的作用產(chǎn)生的MgO-SiO2-H2O凝聚結(jié)合。凝聚結(jié)合。 凝結(jié)機(jī)理凝結(jié)機(jī)理(以鎂質(zhì)材料中加入以鎂質(zhì)材料中加入SiO2微粉為例微粉為例)： 它們生成含結(jié)構(gòu)水少的凝膠，同時降低它們生成含結(jié)構(gòu)水少的凝膠，同時降低MgO的的水化率和加熱過程中的失重，且在較寬溫度范圍水化率和加熱過程中的失重，且在較寬溫度范圍內(nèi)逐漸脫水，因而快速升溫對結(jié)構(gòu)的破壞作用不內(nèi)逐漸脫水，因而快速升溫對結(jié)構(gòu)的

29、破壞作用不大。大。 SiO2微粉水化后，表面形成類似硅膠結(jié)構(gòu)并存微粉水化后，表面形成類似硅膠結(jié)構(gòu)并存在大量羥基的在大量羥基的SiOH鍵，烘干脫水后形成鍵，烘干脫水后形成SiOSi鍵。鍵。 1）不生成大量含結(jié)構(gòu)水的水化產(chǎn)物，揮發(fā)和）不生成大量含結(jié)構(gòu)水的水化產(chǎn)物，揮發(fā)和分解成分少，有利于材料受熱后結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的分解成分少，有利于材料受熱后結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的保持；保持； 2）微粉的表面活性高，有利于提高低、中）微粉的表面活性高，有利于提高低、中溫的結(jié)合強(qiáng)度，降低燒結(jié)溫度；溫的結(jié)合強(qiáng)度，降低燒結(jié)溫度； 3）微粉分散后可填充更細(xì)小的空間，有利于減）微粉分散后可填充更細(xì)小的空間，有利于減水，改善流動性和提高致密度

30、及改善抗熔渣滲透性；水，改善流動性和提高致密度及改善抗熔渣滲透性； 使用微粉所帶來的主要優(yōu)點(diǎn)是：使用微粉所帶來的主要優(yōu)點(diǎn)是： 微粉的用量不宜太多也不宜太少。微粉的用量不宜太多也不宜太少。一方面，多余的微粉會發(fā)生團(tuán)聚，燒結(jié)過一方面，多余的微粉會發(fā)生團(tuán)聚，燒結(jié)過程中會發(fā)生收縮，影響材料的整體性能。程中會發(fā)生收縮，影響材料的整體性能。另一方面，微粉過少，尚有孔隙未被填充，另一方面，微粉過少，尚有孔隙未被填充，試樣致密度不高。試樣致密度不高。 5.2 5.2 不定形耐火材料用外加劑不定形耐火材料用外加劑一、定義一、定義 用以改善不定形耐火材料性能的物質(zhì)，如施用以改善不定形耐火材料性能的物質(zhì)，如施工性能

31、、使用性能等，為組成總量的萬分之幾工性能、使用性能等，為組成總量的萬分之幾到百分之幾。到百分之幾。 1、減水劑、減水劑：保持澆注料流動值基本不變的條：保持澆注料流動值基本不變的條件下，可顯著降低拌和用水量的物質(zhì)。件下，可顯著降低拌和用水量的物質(zhì)。 三種典型的減水型表面活性劑的分子式三種典型的減水型表面活性劑的分子式檸檬酸檸檬酸葡萄糖酸葡萄糖酸木質(zhì)素磺酸鹽聚合物木質(zhì)素磺酸鹽聚合物作用機(jī)理作用機(jī)理少量的水加入到水泥中時，不能得到分散較好的體系。因?yàn)椋荷倭康乃尤氲剿嘀袝r，不能得到分散較好的體系。因?yàn)椋海? 1）水具有很高的表面張力；）水具有很高的表面張力；（2 2）水泥顆粒易于團(tuán)聚形成絮凝結(jié)構(gòu)）

32、水泥顆粒易于團(tuán)聚形成絮凝結(jié)構(gòu)。當(dāng)水泥加水拌合當(dāng)水泥加水拌合形成水泥漿的過形成水泥漿的過程中，水泥顆粒程中，水泥顆粒把一部分水包裹把一部分水包裹在顆粒之間而形在顆粒之間而形成絮凝。成絮凝。摻入減水劑前摻入減水劑前摻入減水劑后：摻入減水劑后：當(dāng)帶有親水鏈的表面活性劑加入到水泥當(dāng)帶有親水鏈的表面活性劑加入到水泥- -水體系中時，水體系中時，極性鏈以橫臥極性鏈以橫臥的形式的形式被吸附到水泥顆粒上。被吸附到水泥顆粒上。表面活性劑的極性端伸向水中，從而降低了水的表面張力，使水泥表面活性劑的極性端伸向水中，從而降低了水的表面張力，使水泥顆粒呈親水性。顆粒呈親水性。進(jìn)而在水泥顆粒周圍形成一層水偶極子，阻止了絮凝結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，進(jìn)而在水泥顆粒周圍形成一層水偶極子，阻止了絮凝結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，使系統(tǒng)保持良好的分