重點不定形耐火材料基礎(chǔ)知識匯編

1、目錄TOCo1-5hz第一章不定形耐火材料基礎(chǔ)知識2不定形耐火材料的定義2不定形耐火材料的分類2不定形耐火材料的特點和工藝流程4第二章原材料及其要求6第一節(jié)耐火骨料和粉料6作用與要求6幾種重要骨料7第二節(jié)不定形耐火材料用的結(jié)合劑16概述16暫時性結(jié)合劑18碳素結(jié)合劑19鋁酸鹽水泥20硅酸鹽結(jié)合劑23磷酸及磷酸鹽結(jié)合劑25第三節(jié)不定形耐火材料的添加劑27概述27減水劑28鋁酸鹽水泥結(jié)合用的減水劑30不定形耐火材料用的分散劑30不定形耐火材料用促凝劑和緩凝劑32第三章耐火材料的組成和性質(zhì)36不定形耐火材料的化學礦物組成36不定形耐火材料的組織結(jié)構(gòu)38不定形耐火材料的熱學性質(zhì)和導電性39不定形耐火材

2、料的力學性質(zhì)40不定形耐火材料的高溫使用性能42不定形耐火材料的施工性質(zhì)44第一章不定形耐火材料基本知識不定形耐火材料的定義不定形耐火材料：不定形耐火材料是由耐火骨料和粉料、結(jié)合劑或另摻外加劑以一定比例組成的混合料，能直接使用或加適當?shù)囊后w調(diào)配后使用。即該料是一種不經(jīng)過煅燒的新型耐火材料，其耐火度不低于1580C。骨料：指粒徑大于0.088mm的顆粒料，它是不定形耐火材料組織結(jié)構(gòu)中的主要材料，起骨架作用，它決定了不定形耐火材料的物理力學和高溫性能，也是決定材料屬性及應用范圍的重要依據(jù)。粉料：也稱細粉，指粒徑小于0.088mm的顆粒料，它是不定形耐火材料組織結(jié)構(gòu)中的基質(zhì)之一，在高溫下起連接骨料的

3、作用，使之獲得物理力學和使用性能。細粉能填充骨料的孔隙，賦予或改散不定形耐火材料的作業(yè)性能及致密度。結(jié)合劑：指能使耐火骨料和粉料膠結(jié)起來顯示一定強度的材料。結(jié)合劑是不定形耐火材料的重要組份，可用無機、有機及其復合物等材料，其主要品種有水泥、水玻璃、磷酸、溶膠、樹脂、軟質(zhì)粘土和某些超微粉等。添加劑：是強化結(jié)合劑作用和提高基質(zhì)相性能的材料。它是耐火骨料、耐火粉料和結(jié)合劑構(gòu)成的基本組份之外的材料，故也稱外加劑。如增塑劑，促凝劑，緩凝劑，助燒結(jié)劑，膨脹劑等。另外，對粉料中很細的部分分別規(guī)定：粒徑中小于5ym的是微粉；粒徑中小于1ym的是超微粉。不定形耐火材料的分類表1-1不定形耐火材料按結(jié)合劑品種的分

4、類結(jié)合劑不定形耐火材料種類結(jié)合劑舉例膠結(jié)形式硬化條件無機水泥硅酸鹽水泥、高鋁水泥、鋁60水泥、純鋁酸鈣水泥、鋇水泥、白云石水泥等水合水硬性化合物水玻璃、磷酸、磷酸鹽、鹵水等化學聚合氣硬、熱硬粘土軟質(zhì)粘土凝聚水合氣硬、熱硬超微粉活性氧化硅、氧化鋁凝聚水合氣硬、熱硬有機紙漿廢液、焦油瀝青、酚醛樹脂化學粘附氣硬性復合軟質(zhì)粘土與高鋁水泥等水合凝聚氣硬性表1-2按施工制作方法的分類名稱特性施工方法施工設(shè)備澆注料具有較好的振動流動性澆注振動臺、振動器、人工可塑料具有較好的可塑性搗打搗固機、風鎬、人工搗打料半干性搗打搗固機、風鎬、人工噴涂料流動性、粘附性、快凝性噴射噴射（火法、濕法、半干法）涂抹料流動性、粘

5、附性涂抹涂抹機、人工投射料粘附性、快速凝固性甩砂、拋砂甩砂機、拋砂機、人工壓入料流動性、泵送性壓入泥漿泵火泥流動性、粘結(jié)性涂抹人工表1-3按耐火骨料的品種分類耐火骨料不定形耐火材料品種材料舉例主要化學成分，主要礦物咼鋁質(zhì)磯土熟料、剛玉AI2O350-95莫來石、剛玉粘土質(zhì)粘土熟料、廢磚Al2O330-55莫來石、剛玉半硅質(zhì)硅質(zhì)粘土、臘石SiO265,Al2O390鱗石英、方石英鎂質(zhì)鎂砂MgO87方鎂石其它碳化硅SiC50碳化硅鉻渣Al2O375,Cr2O38鋁鉻尖晶石多孔熟料Al2O335莫來石、方石英頁巖、陶粒SiO290方石英13不定形耐火材料的特點和工藝流程131不定形耐火材料的特點總結(jié)

6、如表1-4：表1-4不定形耐火材料的特點項目優(yōu)點缺點工藝流程流程短、成品率咼、供應及時、熱耗低、勞動強度小標準缺乏、檢驗方法不全產(chǎn)品性能整體性好、抗熱震性強性能易波動技術(shù)經(jīng)濟投資少、建設(shè)期短、占地少、見效快開發(fā)應用周期短、更新快使用性能適應性強、處理復雜結(jié)構(gòu)、便于修補不便于拆毀不定形耐火材料的工藝過程如下圖:圖1-1不定形耐火材料的生產(chǎn)工藝流程圖第二章主要原材料及其要求不定形耐火材料的原材料分為耐火骨料、耐火粉料、結(jié)合劑和外加劑。采用不同性質(zhì)的原材料，可配制成不同的性能、使用溫度和使用范圍的不定形耐火材料?，F(xiàn)代的不定形耐火材料，一般采用復合的原材料，充分發(fā)揮其各自的特性，以便獲得最佳的理化性能

7、，提高產(chǎn)品的使用壽命。不定形耐火材料的物料構(gòu)成圖如下：細粉不定形耐火材料不定形耐火材料分散質(zhì)基質(zhì)摻合物結(jié)合劑添加劑分散體添加劑圖2-1不定形耐火材料的物料構(gòu)成圖第一節(jié)耐火骨料和粉料作用與要求在不定形耐火材料中，耐火骨料用量一般為63%73%,起骨架作用，能顯著影響其性能；耐火粉料用量為15%37%，起填充骨料空隙和改善施工和易性等作用。有些耐火粉料，如粘土和超微粉等，還是良好的結(jié)合劑。其理想的顆粒級配是粗骨料所造成的空隙恰被細骨料所填滿，二者間的空隙又被耐火粉料所填充，達到最大的堆積密度，以便獲得最佳的性能。耐火骨料分為粗骨料和細骨料。一般顆粒尺寸大于5mm的為粗骨料；5mm-0.088mm的

8、顆粒稱為細骨料。骨料臨界粒度根據(jù)施工制作方法不同而制定，如表2-1所示。目前，耐火骨料臨界粒度有減小的傾向，一般用8mm或5mm，泵送料為3mm。表2-1耐火骨料的臨界粒度成型方法振動噴涂搗打泵送料臨界粒度/mm卜1010-510-5：5-3幾種重要的耐火骨料氧化鋁質(zhì)耐火原料表2-2不同骨料的主要性能表組成、性能骨料種類AI2。3%Fe2O3%TiO2%CaO%SiO2%(Na2O+k2O)%體積密度g/cm總氣孔率燒結(jié)剛玉99.50.10.090.080.050.133.610板狀剛玉99.80.050.050.10.423.588-棕剛玉93.81.40.90.52.73.58電熔棕剛玉9

9、3.21.03.01.31.10.353.75白剛玉99.30.160.140.080.253.68磯土熟料88.51.64.00.45.50.303.49燒結(jié)莫來石72.10.50.030.0323.40.282.7512表2-2列出了幾種氧化鋁質(zhì)骨料的主要性能。其中剛玉的成分為a-AI2O3,硬度為9,熔點為2050C。剛玉具有高的熱導性和電絕緣性、優(yōu)良的化學穩(wěn)定性和抵抗還原劑作用的能力。它是用工業(yè)氧化鋁或鋁土礦經(jīng)燒結(jié)或電熔后而制成的。當用工業(yè)氧化鋁電熔時，得到的是白色剛玉，AI2O3含量大于98.5%;當用鋁土礦作原料時，則獲得普通剛玉，AI2O3含量為91-93%，經(jīng)處理后，Al2O3

10、含量大于97%;當添加鐵屑時，可生產(chǎn)棕剛玉；當添加鋯英石時，則得到鋯剛玉。即剛玉可分為燒結(jié)剛玉和電熔剛玉兩大品種，又可分為白剛玉、棕剛玉、鋯剛玉和鉻鋼玉。電冶磯土剛玉以磯土為原料，通過電熔還原脫出SiO2、FO3、TiO2等雜質(zhì)制得，較電熔白剛玉成本低。組織結(jié)構(gòu)致密，體積密度高，骨料吸水量少，且成型時骨料間移動阻力小，故表現(xiàn)出良好的流動性能。采用電冶磯土剛玉和白剛玉制得的澆注料均有較好的微膨脹性能。高溫階段，以電冶磯土剛玉制得的澆注料體積密度重新增大，顯氣孔率下降，強度明顯增大，表明同白剛玉相比，電冶磯土剛玉能促進高溫燒結(jié)，主要是由于電冶磯土剛玉熔制過程中會殘留有少量雜質(zhì)。骨料組織結(jié)構(gòu)和雜質(zhì)成

11、分所形成的玻璃相對熱震穩(wěn)定性有較大影響。采用電熔白剛玉為骨料時，熱震后澆注料抗折強度降低率最小，顯氣孔率變化較小，表明熱震后，材料中形成的裂紋較少，熱震穩(wěn)定性較好。以電冶磯土剛玉為骨料時，澆注料熱震穩(wěn)定性有所下降。與電熔白剛玉相比，電冶磯土剛玉結(jié)構(gòu)致密，晶粒粗大、晶界少，且晶界處分布著一定量的含鈦碳氮化合物，這類非氧化物的存在有利于阻止CaO-SiO2-FeO系熔渣的滲透及渣的反應。用該材料制備的澆注料在高堿度熔渣環(huán)境下，采用電冶磯土剛玉制得的澆注料表現(xiàn)出優(yōu)良的抗渣侵蝕和滲透性能。國外耐材99NO.3P17棕色板狀剛玉：棕色板狀剛玉是一種介于高純白色板狀剛玉和低純燒結(jié)磯土之間的棕色板狀剛玉（B

12、TA），它是通過高溫液相燒結(jié)控制構(gòu)成莫來石基質(zhì)顯微結(jié)構(gòu)所研制的唯一產(chǎn)品。與棕色電熔氧化鋁相比，該骨料具有高化學純度、高抗侵蝕性、低氣孔率、高抗熱震性及很好的體積穩(wěn)定性，而且可以極好地控制其顯微結(jié)構(gòu)，具有良好的抗渣及化學侵蝕性能，如表2-3所示。表2-3棕色板剛玉與棕色電熔氧化鋁的性能比較名稱體積密度g/cm3顯氣孔率熔錐比值（標準）重燒線變化（1580Cx1h）Al2O3%SiO2%Fe2O3%光學顯微分析顆粒大小卩m棕色板狀剛玉3.53.0A+38+1.5A941.63.62.0A+38-0.5A951.3100板狀剛玉：板片狀晶體結(jié)構(gòu)，氣孔小且閉氣孔較多而氣孔率與電熔剛玉大體相當，純度高，

13、體積穩(wěn)定性好，極小的重燒收縮，用以生產(chǎn)的耐材或澆注料高溫處理后具有良好的熱震穩(wěn)定性和抗彎強度“ALCOA公司，但價格較其它氧化鋁高。燒結(jié)剛玉：就是氧化鋁在1750C1800r下燒結(jié)，使其轉(zhuǎn)化為剛玉。其純度比板狀剛玉略低，具有體密大、氣孔率低、高溫下有極好的抗熱震性和抗爐渣侵蝕性，晶粒強度高，燒結(jié)剛玉強度的變化取決于AI2O3的含量、燒結(jié)溫度和顯微結(jié)構(gòu)，并且這些相的變化給氣孔率及燒結(jié)晶體楊氏模量帶來影響。電熔剛玉：其顆粒（晶體）結(jié)構(gòu)均勻，剛玉晶體發(fā)育良好，具有高熔點和高的耐火度，高溫下化學性質(zhì)穩(wěn)定，耐磨性良好，但是有較高的縮孔。由于外部作用等問題，玻璃物質(zhì)通過起始晶胚晶化后產(chǎn)生顯微結(jié)構(gòu)不均勻。B

14、FA的玻璃矩陣使得晶體脆化，所以，要求熱震性能高的應用范圍不適用。燒結(jié)棕剛玉：實際上就是燒結(jié)剛玉的一種變體，即通過液相燒結(jié)控制微觀結(jié)構(gòu)而生成的一種剛玉。它硬度非常大，并且具有較高的熱導性。抗爐渣侵蝕性能比燒結(jié)剛玉差一些。由于氣孔率低，使橫向彎曲斷裂強度得到了提高。晶體在燒結(jié)后強度也有所提高，燒結(jié)后強度增大是由于細小晶粒的晶體內(nèi)氣孔存在所至，這種微觀結(jié)構(gòu)不均勻的缺陷使得抗熱震性能提高。重新加熱改變這些晶粒是有益的，使得在高溫下具有很好的體積穩(wěn)定性。磯土熟料：天然鋁磯土在1400C1800C溫度范圍內(nèi)煅燒后而得到的，冶金部頒布的對高鋁磯土熟料的質(zhì)量要求如表2-4。鋁磯土原料豐富、價格低廉；鋁磯土中

15、堿性物質(zhì)、TiO2和鐵的含量不同地影響著其燒結(jié)性能，影響著最終制品的可縮性和抗渣侵蝕性。莫來石的含量和低玻璃相組成對磯土有著良好的抗熱震性。玻璃相和莫來石相百分比對制品的膨脹和收縮有影響，雜質(zhì)含量高，抗爐渣侵蝕性就差，因此，在爐渣、金屬交界面上剝落程度嚴重。隨著熱處理溫度的提高，用磯土骨料制得的澆注料，體積密度明顯增大，顯氣孔率迅速下降，呈現(xiàn)較大的收縮。主要由于磯土熟料中雜質(zhì)成分SiO2、F62O3、TiO2等在高溫階段液相生成量增大，對澆注料的高溫性能有較大影響。表2-4冶金部高鋁磯土熟料YB2212-82標準一指標等級化學成分()耐火度C)體積密度(g/cm3)AI2O3Fe2O3CaO特

16、級高鋁852.017903.00一級高鋁80I3.017902.80二級咼鋁甲7080r3.017902.65乙60703.017702.55二級咼鋁50602.50.82.45莫來石：莫來石一般由人工合成，它具有純度高、密度大、組織結(jié)構(gòu)好、蠕變率低、熱膨脹小和抗化學侵蝕性強等優(yōu)點。在不定形耐火材料中，期望有二次莫來石化，以改善或提高其高溫性能。莫來石合成生產(chǎn)工藝有燒結(jié)法和電熔法。燒結(jié)莫來石是在高溫1600C1700C下燒結(jié)磯土熟料和鋁硅酸鹽而形成的。由于內(nèi)部交錯的斜方晶體存在，使其具有極小的熱膨脹。此種材料應在要求熱震性良好和體積穩(wěn)定性好的部位使用。粘土質(zhì)耐火原料粘土質(zhì)原料即指耐火粘土，其A

17、l2O3含量為20%-50%，耐火度大于1580C。按鋁含量的高低，可分為高嶺土和膨潤土。蒙脫石(Al2O3?4SiO2?6H2O)是膨潤土的主要組份，對于可塑料，可使用蒙脫石含量較高的粘土，因其可塑性較好；而對于噴補料和搗打料，生產(chǎn)廠現(xiàn)在使用蒙脫石含量較低的粘土。粘土原料在可塑料、搗打料、噴補料和耐火泥漿的配方中起著重要作用。這些粘土提供作業(yè)性、粘附性并通過形成莫來石來提高耐火度。有時用藍晶石或硅線石原料調(diào)整配料的組成，以彌補粘土燒成時產(chǎn)生的收縮。根據(jù)粘土在水中的分散性和可塑性的不同，分為硬質(zhì)粘土和軟質(zhì)粘土兩大類，介于二者之間的稱為半軟質(zhì)粘土。硬質(zhì)粘土多為高嶺石單礦物型的沉積粘土，間有迪開石

18、或水云母類礦物伴生，在水中不易分散，可塑性較低。一般需經(jīng)煅燒成粘土熟料后，方可使用。粘土熟料又稱焦寶石熟料，由高嶺土與低檔鋁礬土混合并煅燒成高檔致密顆粒，這些顆粒致密、氣孔率低、耐火度高，氧化鋁含量為47%-70%，氣孔率為3%-6%。產(chǎn)品中嚴禁混入石灰石、黃土及其它高鈣、高鐵等外來夾雜物，同時也不得含有欠燒料。軟質(zhì)粘土主要是高嶺石型粘土，在水中易分散，有較高的可塑性和粘結(jié)性，在高溫下具有良好的燒結(jié)性。軟質(zhì)粘土一般不經(jīng)煅燒，烘干粉磨后即可使用，它是生產(chǎn)硅酸鋁質(zhì)磚的結(jié)合劑，也是不定形耐火材料的良好結(jié)合劑之一，因此稱為結(jié)合粘土。半軟質(zhì)粘土也是高嶺石型的，與軟質(zhì)粘土相比，其AI2O3含量較高，顆粒較

19、粗，分散性和可塑性差些。它主要用作粘土熟料或細磨后作結(jié)合劑。硅質(zhì)原料不定形耐火材料中的二氧化硅包括石英、硅砂、硅藻土和熔融石英玻璃。硅砂最初用于盛鐵水和鋼水的容器?，F(xiàn)在，二氧化硅常常用于鋼包引流砂、耐火泥漿和某些特殊的可塑料，如出鐵口炮泥。熔融石英主要使用于焦爐用的澆注料和泵送料。含熔融石英的低水泥澆注料預制件也用于焦爐的修補?？杀盟偷娜廴谑⒂袃?yōu)于硅磚的物理性能和熱力學性能，它們具有較高的強度、低的熱膨脹和優(yōu)于硅磚的荷重變形能力。碳化硅俗稱金剛砂，是用焦炭和硅砂（SiO299.4%）的混合物在電弧爐中生成的，有時也加入鋸末和鹽或者其它結(jié)合劑。另外一種生產(chǎn)方法是將硅氣相沉積在加熱的石墨或碳的表

20、面上生成碳化硅。其分子量為40.1，比重為3.2，分解溫度約為2500E，具有高熔點，高硬度，高強度，高熱導性，低膨脹性和抗中性到酸性渣，是良好的耐火材料原料。商品碳化硅的組成范圍為含SiC90%99.5%,因雜質(zhì)而呈現(xiàn)綠、黑和黃等顏色。淺綠色碳化硅純度為99.8%，隨著純度降到99，其顏色變?yōu)樯罹G色，純度降到98.5時為黑色。純度99.5%的原料多用于磨料和耐火材料領(lǐng)域。高純的綠色碳化硅用于高性能陶瓷和加熱元件。在不定形耐火材料中，根據(jù)應用領(lǐng)域不同所使用的碳化硅純度也不同。碳化硅最常使用的領(lǐng)域是高爐出鐵場，這里使用低純度（90）碳化硅。較高純度的碳化硅（9798）用于熱電廠使用的搗打料、噴補

21、料和可塑料。在澆注料和泵送料中，所遇到的主要問題是碳化硅中金屬雜質(zhì)在使用時放出氣體。因而，在用于澆注料和泵送料前，通常測試碳化硅中的金屬雜質(zhì)。硅灰是生產(chǎn)硅鐵和硅產(chǎn)品的副產(chǎn)品。硅和硅鐵是在大的電爐內(nèi)于2000C以上的溫度下還原生成。所用原料包括石英和碳（如煤、焦炭和木屑）。生產(chǎn)硅鐵時還要添加鐵原料。生產(chǎn)硅鐵所發(fā)生的化學反應如下：SQ2+2C+xFeFexSi+2CO然而，化學反應過程遠比上述反應復雜并包括許多副反應。其中發(fā)生的兩個重要反應如下：SiO2+2CSi+2CO（T1520C）2SiO2+SiC3SiO+CO（T1800C）也就是說，在生產(chǎn)過程中，碳化硅和不穩(wěn)定的一氧化硅起著重要的中間產(chǎn)

22、物作用。2SiO+Q2SiO2這就是所謂的硅灰和硅微粉。所添加的1020的石英最終揮發(fā)形成二氧化硅，即硅灰。用肉眼觀察，硅灰為帶有顏色的細粉，顏色從白色到深灰色，這與硅灰中的碳含量有關(guān)，碳有幾種不同形式，如焦炭或煤、碳化硅、焦油和碳黑（可能是原料中揮發(fā)出的碳氫化合物的裂解產(chǎn)物）。硅灰的顆粒呈圓形，平均顆粒直徑為0.15微米，尺寸范圍從20.020.45微米，比表面積為1520m2/g。表2-5硅灰的化學組成普通硅灰的體積密度為150250kg/m3,也有的硅灰體積密度為500700kg/m3。致密硅灰有利于降低運輸費用，而且占用的儲元素/化合物由硅金屬生產(chǎn)/%由75%硅鐵生產(chǎn)/%SiO2949

23、88595C0.21.50.82.5K0.20.70.53.5Na0.10.30.21.5Mg0.10.40.52.5Ca0.050.30.10.5Al0.050.20.11.0Fe0.010.30.12.5Ti0.000.010.030.1P0.010.10.020.1S0.10.20.050.5存空間較小。但是這種硅灰在應用時也易出現(xiàn)問題，由于致密化的團塊在混練過程中不易分散成單個顆粒，因此降低了預期的流變性能。近十年來，由于市場上硅灰的需求猛增，有些硅灰已作為主導產(chǎn)品生產(chǎn)，而不再是副產(chǎn)品。硅灰的顏色為白色，它的純度較高且成分比較穩(wěn)定。當然，其成本明顯高于普通硅灰。由于表面沒有雜質(zhì)，這種硅

24、灰顯示出良好的流變性能，特別是在自流澆注料的配方中。鎂質(zhì)耐火材料鎂質(zhì)類原料有鎂砂、白云石、鎂橄欖石和蛇紋石等，均屬堿性，故稱堿性耐火原料。鎂砂分為燒結(jié)鎂砂和電熔鎂砂兩大類，又分為普通鎂砂和優(yōu)質(zhì)鎂砂；根據(jù)原料不同，分為鎂石鎂砂、海水鎂砂和鹽湖鎂砂。鎂砂由精選后的菱鎂石礦物（MgCO3）煅燒來生產(chǎn)，或從海水或鹵水中提取合成。天然存在的菱鎂石常常伴有白云石、滑石、氯化物、蛇紋石、云母、黃鐵礦和磁鐵礦。從海水和鹵水中合成鎂砂最重要的過程是在鎂鹽溶液中添加強堿物質(zhì)（燒結(jié)石灰石和燒結(jié)白云石）從而析出氫氧化鎂沉淀。析出的氫氧化鎂沉淀再經(jīng)水洗、濃縮、過濾和燒結(jié)生產(chǎn)出鎂砂。在另外一種實用的方法中，將濃縮后的氯化

25、鎂（MgCl2）噴進熱反應容器中，在這里熱氣體將它轉(zhuǎn)化成氧化鎂和鹽酸。水洗氧化鎂形成氫氧化鎂泥漿，經(jīng)過濾和燒結(jié)再生產(chǎn)出鎂砂。燒結(jié)鎂砂按煅燒程度分為輕燒鎂砂和死燒鎂砂。在耐火材料應用領(lǐng)域中，主要使用死燒鎂砂。天然死燒鎂砂通常含有較高的二氧化硅和三氧化二鐵，而合成鎂砂可通過化學反應控制二氧化硅和氧化鈣的含量，并可獲得較高致密度。電熔鎂砂是在電弧爐中于2750C以上的溫度下熔融鎂砂而生成。與燒結(jié)鎂砂相比，主晶相方鎂石晶粒粗大且直接接觸，純度高，結(jié)構(gòu)致密，抗渣性強，熱震穩(wěn)定性好，是高級含碳不燒磚和不定形耐火材料的良好原料。使用鎂砂最多的不定形耐火材料是用于堿氧轉(zhuǎn)爐和電爐的噴補料。近年來，中間包工作襯使

26、用鎂砂越來越普遍。但它不需要使用高檔鎂砂，因為鎂砂是與硅酸鹽和粘土礦物混合來獲得所需性能，并且它相對于其它應用場合可容許有較高含量雜質(zhì)。鎂橄欖石依其顏色為橄欖綠而得名，它的最終礦物為鎂橄欖石（2MgOSiO2）和鐵橄欖石（2FeOSQ2）,蛇紋石（3MgO2SiO22出0）是橄欖石不同含量的變體。橄欖石的天然特性使它可用于不同場合，其熔點為1800C、熱導率低、隔熱性良好（比菱鎂石低60%80%）、耐火度高（1760C）、不水化（使用前不需燒結(jié)）、無反應性、莫氏硬度6.57.0、比重為3.273.37和體積密度為1.52.0g/cm3。并且它有利于保護環(huán)境（不含游離硅）、高的化學和礦物學穩(wěn)定性

27、（由于鎂橄欖石礦物結(jié)合強）和良好的抗金屬溶液滲透性（堿性和酸性的富氧化鐵渣、堿性氧化物、硫酸鹽、碳酸鹽和氯化物）。橄欖石價格便宜，它可與化學組成類似的高價格原料競爭。橄欖石和鎂砂競爭作為澆注料和中間包內(nèi)襯用耐火原料。作為焚燒爐用耐火材料，橄欖石在技術(shù)性能方面比其它耐火材料更具有優(yōu)勢，包括渣、溫度和剝落對耐火材料的作用。碳質(zhì)耐火原料天然石墨是自然界中發(fā)現(xiàn)的一種碳。石墨通常為灰黑色，帶有黑色光澤。晶體具有菱形六面體對稱性的六方晶系。天然石墨通常有三種形式：無定形態(tài)、鱗片石墨和純結(jié)晶體。石墨一般發(fā)現(xiàn)在類似于煤礦的地區(qū)，它的碳含量在7590%之間。根據(jù)化學分析確定無定形態(tài)石墨的基礎(chǔ)原料是普通煤。無定形

28、態(tài)石墨主要產(chǎn)于墨西哥、韓國、中國和澳大利亞。天然鱗片石墨也是一種天然存在的石墨礦物，它均勻分布于主礦之中。鱗片狀的結(jié)晶結(jié)構(gòu)很容易與無定形態(tài)石墨區(qū)別。天然鱗片石墨不同于無定形態(tài)石墨，由于它的結(jié)晶度高因而具有較高的取向性。天然鱗片石墨的石墨化程度達99.3%。純結(jié)晶石墨的基礎(chǔ)材料是原油礦，隨著時間的推進，在一定的溫度和壓力下，原油礦轉(zhuǎn)化成大量固體石墨。純結(jié)晶石墨結(jié)發(fā)現(xiàn)于斯里蘭卡，X-射線衍射分析時，它通常用作與所有其它形式的石墨進行比較的標準樣。人造石墨是用石油焦燒結(jié)（加熱到2800C）生成的。這些材料含石墨99.3%，實際碳含量為99.9%。另一種人造石墨是用石墨電極的工藝生產(chǎn)的，石墨含量為85

29、95%，碳含量為9899.5%。表2-6石墨的物理和化學性能定態(tài)無形鱗片石墨高結(jié)晶人造鱗片碳%81.090.096.797.0硫%0.10.10.70.07真密度g/cm32.312.292.262.24礦物形態(tài)粒狀鱗片片狀、針狀鱗片由于結(jié)晶石墨和鱗片石墨對流動性不利，因此無定形石墨和人造石墨較多地用于澆注料和泵送料中，其它不定形耐火材料使用何種石墨取決于它的應用和成本。瀝青分為煤焦油瀝青和石油瀝青，都可用于不定形耐火材料中。雖然煤焦油瀝青比石油瀝青具有較高的殘?zhí)剂?，但是它們都能有效地給耐火材料提供碳組分。來自于煤焦油或石油的殘?zhí)季褪亲匀唤绲臒o定形碳。根據(jù)配方它們可以以細粉和顆粒形式使用。使用

30、瀝青優(yōu)于其它形式的碳（如石墨），瀝青熔化溫度低，并可包敷顆粒，因而可提供良好的抵抗渣侵蝕的保護層。煤焦油主要使用于高爐出鐵口可塑料。它的特性有利于滿足這種應用所需的特殊性能。煤焦油能使可塑料在長時間內(nèi)保持作業(yè)性。用于這種場合的煤焦油通常有嚴格的技術(shù)要求，如不同溫度下的揮發(fā)物含量、殘存瀝青含量、含水量、二硫化碳的溶解性和殘?zhí)剂?。不同生產(chǎn)廠所制定的技術(shù)要求也不同。尖晶石質(zhì)耐火原料尖晶石指所有屬于尖晶石族的礦物，分為鋁尖晶石、鐵尖晶石和鉻尖晶石系列，狹義的尖晶石指鎂鋁尖晶石。鎂鋁尖晶石的化學式為MgO?Al2O3，其中MgO為28.2%，AI2O3為71.8%。過去10年中，鋁一鎂尖晶石主要用于高溫

31、耐火材料。定形和不定形耐火材料用鋁-鎂尖晶石的技術(shù)優(yōu)勢為：抗熱應力、機械應力性高；熱膨脹率低；在環(huán)境中抗變化性高；次要的氧化物相含量低，從而具有高的耐火度；材料純度高，可生成無雜質(zhì)的耐火材料。鋁-鎂尖晶石中氧化鎂含量千差萬別，低于或高于理論化學組成MgO28.2%。MgO含量高于理論化學組成的尖晶石通常用于制造耐火磚。但是這種尖晶石不被推薦用于不定形耐火材料配方中，因為它可能產(chǎn)生兩個問題。首先，過量MgO在加熱期間有可能水化，從而產(chǎn)生裂紋。其次，過量MgO在高溫下也可生成尖晶石，將產(chǎn)生不需要的體積膨脹。目前，市場上銷售的尖晶石含MgO1033%。表2-7給出了常用鋁鎂尖晶石的性能。鋁-鎂尖晶石

32、是在電弧爐中通過燒結(jié)或熔融拜耳氧化鋁和氧化鎂而生成的。這些尖晶石純度極高，不含二氧化硅，但通常成本較高。尖晶石也可通過熔融或燒結(jié)鋁磯土和鎂砂生成，它含少量二氧化硅。尖晶石的成分主要取決于鋁磯土中的二氧化硅含量。表2-7鋁一鎂尖晶石的性能性能12345化學成分%Al2O366.070.474.323.090.0MgO33.0；28.525.076.09.0Fe2O30.10.230.10.10.1CaO0.40.10.280.30.25SiO20.090.220.250.060.05體積密度g/cm33.2703.4003.3003.2503.300顯氣孔率%2.0：3.97.52.02.5存在

33、相(XRD)主礦相尖晶石尖晶石尖晶石尖晶石尖晶石次礦相方鎂石方鎂石剛玉無剛玉輕骨料輕骨料可分為空心球、多孔熟料、陶粒、膨脹珍珠巖和膨脹蛭石。空心球又分為氧化鋁、氧化鋯空心球和漂珠。氧化鋁空心球是用工業(yè)氧化鋁經(jīng)高溫電熔吹制而成的。空心球顆粒為白色、空心、薄壁的球狀體，長期使用溫度為1800C氧化鋯空心球是用氧化鋯經(jīng)高溫電熔吹制而成的。其主晶相為ZrO2,含量80%其最高使用溫度為2200C。漂珠是從熱電廠粉煤灰中漂選出來的硅酸鋁質(zhì)玻璃珠體，呈白色，壁薄、中空，表面封閉而光滑。漂珠因煤質(zhì)、燃燒條件等的情況不同，性能也有較大的差異。其耐火度1610C，粒徑ZrO2無機樹脂酚醛樹脂、聚丙烯天然粘結(jié)劑糊

34、精、淀粉、阿拉伯膠、糖蜜:粘著劑、活化劑CMC、PVAC、PVA、木質(zhì)素、聚丙烯酸石油和煤分離物焦油瀝青、恩油瀝青按照Sychev的分類方法，不定形耐火材料的結(jié)合劑又可分為凝聚結(jié)合，反應結(jié)合，水合結(jié)合和粘著結(jié)合等四大類。衡量結(jié)合劑結(jié)合性能的主要性質(zhì)是制品的強度，即各個溫度處理后的抗折強度和抗壓強度。其它如施工性能等也是很重要的。根據(jù)結(jié)合劑粘結(jié)作用的溫度范圍又可將不定形耐火材料的結(jié)合劑分為暫時性結(jié)合劑與永久性結(jié)合劑兩大類。暫時性結(jié)合劑暫時性結(jié)合劑是指僅在常溫下或較低溫度下起結(jié)合作用的一類結(jié)合劑。其多為在高溫下不能轉(zhuǎn)化為碳素結(jié)合的有機物，在高溫下因發(fā)生分解、揮發(fā)和燃燒而失去結(jié)合作用，因此，它們多作

35、為不定形耐火材料的輔助性結(jié)合劑。暫時性結(jié)合劑按使用分為水溶性結(jié)合劑和非水溶性結(jié)合劑。1）水溶性結(jié)合劑這是一類具有大分子結(jié)構(gòu)的可溶于水的有機物，它們之間的組成和結(jié)構(gòu)不盡相同，但都有極性基，可吸附帶極性的水分子而形成水化膜，溶于水或某些有機溶劑形成粘性溶液，對于耐火物料顆粒有良好的潤濕性和相當高的粘著力，而將顆粒粘結(jié)為整體，經(jīng)干燥后，結(jié)合劑因水的蒸發(fā)而使水合物的粘度提高，構(gòu)筑物的結(jié)合強度也隨之提高。最常用的有機高分子化合物結(jié)合劑有糊精、CMC、木質(zhì)素磺酸鹽類、PVAC、PVA、聚丙烯酸和異丁烯二酸。這類結(jié)合劑一般不與耐火材料產(chǎn)生化學反應，并具有相當好的保水性，因而也不會使混合物的工藝性質(zhì)隨時間而波

36、動。這類結(jié)合劑中有些是良好的表面活性物質(zhì)，具有稀釋或改善混合料可塑性的作用，使施工方便，使制品獲得密實的結(jié)構(gòu)。由水溶性結(jié)合劑制成的不定形耐火材料混合料，結(jié)合劑多數(shù)只占混合料的2-3%，數(shù)量較少，顆粒間不會因結(jié)合劑的加入而拉大間隙，在干燥、燒結(jié)和使用過程中，一般不會產(chǎn)生嚴重的收縮或裂紋。另外，由于這類結(jié)合劑主要是由碳、氫、氧元素組成的，在加熱過程中發(fā)生分解、揮發(fā)或燃燒，除有些有機鹽可能殘留少量灰分外，一般不會產(chǎn)生對耐火材料高溫性能有害的影響。2）非水溶性結(jié)合劑非水溶性結(jié)合劑包括油熔性和熱塑性有機物，它們不溶于水，當需要結(jié)合易水化的耐火物料如白云石骨料時，為避免物料的水化，常常使用這類結(jié)合劑。非水

37、溶性結(jié)合劑主要是硬瀝青類、石蠟、聚丙烯類和熱塑性樹脂，使用時或加熱軟化成液態(tài)或溶于有機溶劑而呈液態(tài)進行施工，有時也以高度分散的細粉直接使用。當以加熱軟化的方式使用時，結(jié)合劑與耐火材料在熱態(tài)下混拌，并在熱態(tài)下成型。軟化成液態(tài)的結(jié)合劑能潤濕顆粒的表面，形成吸附薄膜，從而使耐火物料間粘結(jié)為整體。當冷卻到常溫時，結(jié)合劑硬化，制品即具有相當高的強度。當以溶劑溶解的方式使用時，一般在常溫下混拌和成型，成型后，特別是在加熱時溶劑揮發(fā)，結(jié)合劑隨之硬化。若以細粉狀直接使用時，也多在熱態(tài)下混拌和成型。其中在室溫下能流動的結(jié)合劑，也可以在常溫下干壓成形。表2-9幾種常見的非水溶性結(jié)合劑化學名稱聚乙烯類瀝青類聚異丙烯

38、古馬隆樹脂石油樹脂氨基甲酸乙脂樹脂（液態(tài)硬化型）形態(tài)固態(tài)半固態(tài)液態(tài)半固體固體固體固體液態(tài)碳素結(jié)合劑碳素結(jié)合劑是永久性結(jié)合劑的一種。永久性結(jié)合劑是在常溫下和高溫下均有結(jié)合作用的一類結(jié)合劑，在不定形耐火材料中使用最為廣泛。常用的有碳素結(jié)合劑、水泥結(jié)合劑、硅酸鹽結(jié)合劑、磷酸鹽結(jié)合劑、氯化鹽結(jié)合劑和硫酸鹽結(jié)合劑等。碳素結(jié)合劑是一些由含碳較多的、特別是殘?zhí)驾^多的有機物組成的整體，使其具有一定的強度，在高溫下由于有大量碳素殘留于其中而仍能起著結(jié)合作用。由于碳素結(jié)合劑有許多優(yōu)點，所以在不定形耐火材料中已有很長的使用歷史，如焦油瀝青已長期用于制造白云石質(zhì)搗打料。雖然焦油瀝青在使用中對環(huán)境有嚴重的污染，但近年仍

39、在使用。另外，有機高分子材料的發(fā)展使碳素結(jié)合劑的品種和數(shù)量也日益增多，如酚醛樹脂在耐火材料中已普遍應用。表2-10幾種有機物的理論殘?zhí)悸式Y(jié)合劑種類殘?zhí)悸剩?結(jié)合劑種類殘?zhí)悸剩?焦油瀝青52.5硬瀝青16.4酚醛樹脂52.1聚丁二烯樹脂12.1呋喃樹脂49.1ABS11.6聚丙烯晴44.3PVAC11.7天然松香n28.1:密胺樹脂10.2部分堿化聚丙烯晴21.5尿素樹脂8.2碳素結(jié)合劑在常溫下多呈固態(tài)或半固態(tài)，但在加熱過程中于一定的溫度范圍內(nèi)具有熱塑性。利用此種熱塑性可使其與不定形耐火物料混拌均勻制成混合料，并可采用適當?shù)氖┕し椒▽⒒旌狭现瞥擅芏认喈敻叩臉?gòu)筑物或制品。隨著溫度的提高，結(jié)合劑發(fā)生

40、分解作用、架橋作用、脫水和縮聚作用，最終變?yōu)樘妓亟Y(jié)合，使構(gòu)筑物或制品變硬而具有相當高的冷態(tài)和熱態(tài)強度。碳素結(jié)合劑在加熱過程中的強度變化不同于一般熱塑性樹脂。而且結(jié)合劑的品種不同，保持熱塑性的溫度范圍和硬化特性也不盡相同。一般而論，結(jié)合劑中炭素含量越高，在耐火物料表面上結(jié)合的炭素濃度和在孔隙中殘留的炭素就越多，使構(gòu)筑物或制品的結(jié)構(gòu)越密實，強度也越高。焦油瀝青、酚醛樹脂和其它有機物的理論殘?zhí)悸嗜绫?-10所示。一般熱塑性樹脂的炭素含量低，在常溫下有一定的強度，但隨著溫度的提高而軟化，溫度較高，強度越低。這類材料不能作為永久性結(jié)合劑。焦油瀝青的炭素含量較高，在常溫下有一定的強度，加熱后軟化并在相當寬

41、的溫度范圍內(nèi)保持塑性，隨著溫度的提高，瀝青進行縮聚、焦化，約到500C時強度達到最高值。酚醛樹脂的碳含量較多，常溫下的強度與煤焦油瀝青和一般熱塑性樹脂相近，當加熱后也可軟化，但保持塑性的溫度范圍很窄，在此后的升溫過程中，在遠較煤焦油瀝青硬化溫度低的情況下即迅速硬化，而具有較高的熱態(tài)結(jié)合強度。酚醛樹脂硬化快、強度高的特性是因其在加熱過程中分解生成的CO、CO2、H2、CH4和H2O氣體較少，因而結(jié)構(gòu)比較致密。由于酚醛樹脂的這些特點，這類結(jié)合劑不僅在定形制品中使用，而且在不定形耐火材料中已廣泛使用。因此不定形耐火材料，尤其是含碳不定形耐火材料，用酚醛樹脂類結(jié)合劑是完全可以制造出來的，其中，搗打料用

42、酚醛樹脂配制的途徑也很多。鋁酸鹽水泥(1)氯酸鈣水泥氯酸鈣是由燒結(jié)法或熔融法生產(chǎn)的氯酸鈣熟料經(jīng)細磨而制成的水硬性膠凝材料。它具有快硬高強、耐火、抗硫酸鹽侵蝕的特點。氯酸鹽水泥的結(jié)合性能主要是由于氯酸鈣的水化而實現(xiàn)的。水泥的化學成分不同，其礦物組成是不同的。在氯酸鈣水泥中，可能出現(xiàn)的礦物及其耐火性能與水化性能如表2-11所示。鋁酸鹽水泥水化建立強度是因為片、針狀水化產(chǎn)物與膠態(tài)AH3交織在一起，將耐火物料緊密地聯(lián)系在一起，從而成為一個堅強的整體。顯然，從表2-12可以看出，幾種水化礦物對建立強度的貢獻大小有如下順序：CAHioC2AH8C3AH6。CA2的水化反應中每一個步驟都有膠態(tài)AH3生成，產(chǎn)

43、物的形成容易阻礙水泥的進一步水化，因而其水化過程是緩慢的。C12A7具有較大的結(jié)構(gòu)空洞，活性很大，因而容易水化，且在水化過程中產(chǎn)生大量的熱量加速水化進程，因此含C12A7的水泥易速凝。尤其是與水中的C、F、OH離子反應，將導致快速凝固，使制品疏松，強度很低。表2-11鋁酸鹽水泥中各礦物的性質(zhì)名稱化學式簡寫熔點c水化速度限量鋁酸一鈣CaOAl2O3ca1608快35C3CA+8HC3AH6+2AH5C養(yǎng)護的澆注料整個試樣CaO6AI2O3晶粒大結(jié)構(gòu)粗糙；30C養(yǎng)護澆注料CaO6AI2O3晶粒小結(jié)構(gòu)較細密，這種差異可造成其耐蝕性能的不同，故壽命長短有別。p-AI2O3p-Al2O3是最近十年開發(fā)的

44、新型結(jié)合劑。制取的原料為AI(OH)3,其主要晶形為三水鋁石，拜爾石和一水硬鋁石等；煅燒工藝有真空加熱分解、懸浮加熱分解和回轉(zhuǎn)窯加熱分解等，加熱溫度為450900C，物料接觸時間為530s，然后驟然冷卻，便可制得p-Al2O30p-Al2O3的特性是遇水后能發(fā)生水化并生成三羥基鋁石和勃姆石溶膠。其水化反應如下：p-Al2O3+H2O=AI(OH)3+AIOOH也就是說，p-Al2O3水化反應產(chǎn)物具有膠結(jié)和硬化的作用。在一定的工藝條件下能使耐火澆注料獲得強度。因此，p-Al2O3作為結(jié)合劑的凝結(jié)硬化機理是水化結(jié)合。p-Al2O3雖然是水硬性結(jié)合劑，但其水化作用不強。其水化程度與養(yǎng)護溫度和水灰比等

45、因素有關(guān)。當結(jié)合劑組成和性能一定時，在5C下養(yǎng)護，反應很慢，在30C下養(yǎng)護，反應很快；摻加堿金屬鹽能加快水化速度；摻加有機羧酸的試樣在30C下養(yǎng)護，能抑制三羥基鋁石的形成，但可極大地促進勃姆石凝膠的生成，顯著地增加強度。即用p-AI2O3作為結(jié)合劑時，為了加快反應，提高強度，加入外加劑和助結(jié)合劑是必要的。p-Al2O3適宜作剛玉和莫來石等澆注料的結(jié)合劑。鋁酸鋇水泥和白云石水泥鋁酸鋇和水反應具有水泥的作用。鋁酸鋇的理論組成是BaO62%AI2O338%熔點為1815C。羅馬尼亞生產(chǎn)的鋁酸鋇水泥的化學組如表2-13o表2-13鋁酸鋇水泥的化學組成BaOAl2O3SQ2Fe2O358-63%29-3

46、9%0.7-6%0.3%其高溫性能接近于純鋁酸鋇，適宜于堿性骨料，在原子反應堆中有重要的應用。鋁酸鋇水泥結(jié)合的制品在施工中和烘干后容易出現(xiàn)變形與開裂，當加水量增多時尤為明顯，如表2-14。表2-14鋁酸鋇水泥制品脫水對結(jié)構(gòu)性能的影響水泥水反應產(chǎn)物產(chǎn)物性質(zhì)脫水對制品結(jié)構(gòu)性能的影響結(jié)果0.6BAH6-5單斜晶系急劇變化為非晶質(zhì)，體積收縮變形，開裂10軟無水磷酸三鈉10快速硬化Ca（H2PO4）212.10不硬化酸性焦磷酸鈉6.35軟酸性焦磷酸鈉不硬化三聚磷酸鈉25.5硬化焦磷酸鈣不硬化六偏磷酸鈉3.40硬化MgHPO4（結(jié)晶）快速硬化四聚磷酸鈉30.20透MgHPO4（無水）10快速硬化焦磷酸鈉2

47、9.0軟磷酸鎂（無水）10不硬化由表2-15可見，除了三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉有正常的硬化速度外，其余都不正常。然而改變條件也會改變各磷酸鹽的硬化速度，對于硬化過速的磷酸鹽，可以用增加加水量，降低水溫等方法予以調(diào)整，而硬化過慢的磷酸鹽可通過提高水溫，增加堿性材料的活性或加入部分活性物的辦法給以調(diào)整。磷酸鈉結(jié)合的堿性耐火材料一般具有較好的高溫性能。尤其值得注意的是磷酸鈉與CaO反應產(chǎn)物中，有許多優(yōu)異的性能，使耐火材料牢固結(jié)合，約800C左右，這種牢固的結(jié)合一直可以持續(xù)到咼溫范圍。第三節(jié)不定形耐火材料的添加劑概述學習-好資料在不定形耐火物料和結(jié)合劑之外添加的，用于改善制品性能的，數(shù)量不足5%的物質(zhì)，

48、通稱為不定形耐火材料的添加劑。對于摻量超過5%,其主要作用是補償耐火物料性能如結(jié)合性能，施工性能和整體性能，通常當作復合材料，我們?nèi)苑Q其為添加劑。(1)不定形耐火材料添加劑的分類表2-16不定形耐火材料添加劑的功能功能內(nèi)容舉例流變劑改善易和性，流動性等塑化劑、減水劑、引氣劑調(diào)凝劑調(diào)整固化時間分散劑、早強劑、促凝劑膨脹劑改善施工體缺陷緩凝劑、保存劑、減水劑特性劑賦予特性，改善缺陷抗爆劑、消泡劑、纖維等其中，流變劑和調(diào)凝劑是不定形耐火材料中普遍和經(jīng)常使用的，并且這些添加劑本身也兼有其它一些功能。而增強劑和特性劑是較個別的，不過膨脹劑經(jīng)常用來彌補不定形耐火材料的干燥和燒成收縮，也是較常使用的。而抗爆

49、劑則只在不定形耐火材料內(nèi)部的化學性能上能引起膨脹或烘烤要求快速時需使用排氣物質(zhì)。不定形耐火材料用外加劑的添加方法和要求干粉先摻法在濕練或濕混之前，將添加劑與某一種細粉或幾種細粉預先混合。最常用的是共磨法和機械攪拌法，且以共磨法效果最佳。這種方法大多限于添加劑和細粉均是干料的情況。溶液同摻法將添加劑預先溶解于水中或液體中或液態(tài)的結(jié)合劑中，然后再按耐火材料混練時的加料順序混練或混合。滯水法在已經(jīng)濕練或濕混的物料中加入干粉添加劑或液體添加劑。這對于易失效的添加劑或易引起失效的添加劑是必須的，并且是在施工前一切準備就緒的情況下才添加的。此外還有氣孔擴散法等方法。應用添加劑的注意事項用量要準確施工前必須

50、準備妥當不同材料所用添加劑的品種和數(shù)量必須有試驗探索減水劑(1)減水劑的意義及作用機理在不影響和易性的前提下，能減少不定形耐火材料的用水量；或在不影響用水量的前提下能增加不定形耐火材料的和易性；或兼具以上兩種性質(zhì)的添加劑就稱為減水劑，又稱為分散劑。不定形耐火材料用減水劑的作用機理是：改變粉體的物理化學性質(zhì)一固體粒子對溶液、溶質(zhì)的吸附。我們可以把固體粒子(如水泥，粘土，超微粉)作為分散劑，水作為分散介質(zhì)，添加劑作為溶質(zhì)處理。在這一體系中，粒子有一定的表面能，它具有從溶液中吸附電解質(zhì)和表面活性劑而減少表面能的趨勢，并導致系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。正是粉體選擇性地優(yōu)先吸附減水劑離子，使水等易于分散在其表面上

51、。界面活性作用由于這一作用，使減水劑吸附在液體氣體，液體固體等的界面上，降低界面能，破壞粒子的凝聚作用，粒子相對運動的摩擦阻力減少，泥料的流動性大大提高。改變界面電動性質(zhì)固體顆粒在加水攪拌與凝聚硬化中，由于固體顆粒帶異性電荷的吸引力，或者由于固體粒子在溶液中的熱運動造成的棱角碰撞、吸附及粒子間的范德華作用力而引起凝絮狀結(jié)構(gòu)，包裹了大量的水。加入減水劑后，減水劑的憎水基團定向吸附于顆粒團表面，親水基團指向溶液組成單分子膜或多分子膜，使粒子水體系處于相對穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，絮狀結(jié)構(gòu)被分散，游離水也被釋放出來。膠體粒子的膠溶使膠體粒子從絮凝狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z狀態(tài)，從而降低泥漿的流動阻力，提高了流動性。這只要

52、加適當?shù)碾娊赓|(zhì)或減水劑均能實現(xiàn)。因此，不定形耐火材料的減水劑或者是界面活性物質(zhì)或者是含有界面活性物質(zhì)，或者是與耐火材料表面發(fā)生化學作用而改變表面性質(zhì)的物質(zhì)。對前一類，減水劑必須同時帶有憎水基團和親水基團。(2)減水劑分類按所配合的結(jié)合劑分，可以分為粘土結(jié)合用減水劑，水泥結(jié)合用減水劑，溶膠凝膠結(jié)合用減水劑，超微粉結(jié)合用減水劑，磷酸鹽和硅酸鹽結(jié)合用減水劑。按功能分類：有普通型，緩凝型，促凝型，引氣型等。按化學性質(zhì)分類：有陰離子表面活性劑，陽離子表面活性劑，非離子表面活性劑，高分子表面活性劑，無機鹽表面活性劑。鋁酸鹽水泥結(jié)合用的減水劑鋁酸鹽水泥用的減水劑很多，但常用的有以下五大類：木質(zhì)素類、萘系、水

53、溶性樹脂類、烴基羥酸鹽及變體和衍生物的鹽類、烷類、芳香磺酸鹽類、無機鹽及聚合物類。試驗表明，在鋁酸鹽水泥耐火澆注料中，摻加MF、木鈉、烷基磺酸鹽等，有較好的減水效果，但緩凝較重，影響早期強度；當單獨用酒石酸、檸檬酸和三聚磷酸鈉等，泌水較大，能提高澆注料的密實性，但減水效果不大。因此，減水劑最好復合使用。耐火澆注料用的鋁酸鹽水泥品種不同，選擇的外加劑及其用量也有區(qū)別，一般應試驗確定；在保證鋁酸鹽水泥耐火澆注料原有性能的前提下，摻加減水劑后可適當降低鋁酸鹽水泥用量，能節(jié)約水泥。這樣可降低耐火澆注料的成本，因低熔點物質(zhì)帶入較少，故能提高使用性能。在低水泥耐火澆注料中，常采用的外加劑，主要是高效減水劑

54、和分散劑，其品種有NNO、MF、NF、JN、SM，腐植檸檬酸和酒石酸等及其鹽類，三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉和硼酸等，用量一般為0.031.0%。選用外加劑時，應與超微粉匹配，同時應考慮材料的來源、使用方便及其成本。一般來說，有機外加劑的減水和分散效果，優(yōu)于無機外加劑。另外，還摻加如藍晶石和硅線石等，以使低水泥耐火澆注料高溫下呈微膨脹狀態(tài)。實踐中，減水劑對提高澆注料性能很有好處，但使用時應注意如下幾點：用量標準，否則會產(chǎn)生材料分離、氣泡；注意減水劑質(zhì)量；應用后摻法，提高使用效果，同時易被水泥吸附；攪拌時間：既要混勻，又要引氣少，二者協(xié)調(diào)；摻外加劑后應調(diào)整水泥用量及用水量。234其它不定形耐火材料用分

55、散劑鎂碳耐火材料結(jié)合劑用分散劑最好的是六元醇。六元醇具有滲透性、潤濕性等特性，它能使石墨那樣細而輕的粉體致密，同時能使之與鎂砂顆粒或者細粉的坯料結(jié)合良好，達到最緊密的充填。但在實際應用中還有待研究。水玻璃顆粒大，在耐火材料表面形成的包裹層膠膜厚，且為多孔的，因此影響澆注料的性能。在水玻璃溶液中，摻加外加劑，可制取改性水玻璃，其外加劑有糠醇、鹽酸苯胺、NNO（亞甲基二萘樹脂）和三聚磷酸鈉等。外加劑摻入水玻璃溶液時，應立刻攪拌均勻，使水玻璃溶液充分分散，否則易發(fā)生部分絮凝。耐火可塑料的外加劑，主要有塑化劑、增強劑、保存劑和抑制劑等，其品種有草酸、酒石酸、紙漿、糠蜜和木質(zhì)素磺酸鹽等，用量一般不大于1

56、.0%;同時，還摻加藍晶石等膨脹劑和膨潤土、鋰輝石等燒結(jié)劑。這些外加劑能改善和提高耐火可塑料的可塑性能、保存期和高溫性能。在耐火可塑料中，軟質(zhì)粘土不但起結(jié)合劑作用，同時也起增塑劑和燒結(jié)劑作用。它對耐火可塑料的可塑性、保水性、施工性、常溫和高溫耐火性能，都有較大的影響。因此，配制耐火可塑料用的軟質(zhì)粘土，應具有良好的可塑性、吸濕性、適度的粘性、耐火性和燒結(jié)性。表2-17可塑料不同添加劑技術(shù)要求及其添加量名稱技術(shù)要求添加量，%亞硫酸紙漿廢液比重1.151.2515糖蜜，木糖漿比重1.101.2514草酸，酒石酸，甘油工業(yè)純0.52.0鄰苯二甲酸二丁酯工業(yè)純0.080.12木質(zhì)素磺酸鹽木質(zhì)素2430%

57、0.21.6淀粉工業(yè)純0.51.5鋰輝石，鋰云母0.09mm24藍晶石0.2mm1220硅石0.2mm13耐火可塑料用的外加劑種類很多，除了表2-17所述外，還可用聚乙烯醇、糊精、淀粉、羧甲基纖維素、檸檬酸、葡萄糖酸和硅酸乙酯等。外加劑用量一般小于1%,大于1%時兼有結(jié)合劑的作用；外加物還有紅柱石、硅線石、鋯英石和氧化鋁粉等，其用量一般大于3%。磷酸類耐火可塑料的配合比：耐火骨料為5060%，耐火粉料為2535%。軟質(zhì)粘土1015%，化學結(jié)合劑913%;在生產(chǎn)中，采用磷酸結(jié)合劑時，先將其用量的60%與耐火骨料、粉料和軟質(zhì)粘土混練，然后困料。二次混練時，摻加外加劑和余下的結(jié)合劑，混練均勻，即可進

58、行下道工序。當用復合化學結(jié)合劑時，一般先用硫酸鋁溶液混料，困料后再用磷酸鹽結(jié)合劑混練。應當指出，二次拌料稱量的質(zhì)量，系指干料質(zhì)量，否則添加的外加劑將發(fā)生誤差。不定形耐火材料用促凝劑和緩凝劑1.基本概念促凝劑是縮短不定形耐火材料由可塑狀態(tài)變?yōu)槟虪顟B(tài)的時間的外加劑。緩凝劑是增加不定形耐火材料由可塑狀態(tài)變?yōu)楣腆w狀態(tài)的時間的外加劑。促凝劑和緩凝劑是改變凝固時間的外加劑，它們在實際中有很大的意義，在噴射成型或修補爐的時候，我們希望不定形耐火材料能在較短時間內(nèi)凝固并建立起一定的強度；而當現(xiàn)場條件不足，遠距離攪拌或因施工速度慢，總希望凝結(jié)時間適當長些，以免拌好的料失效。促凝劑和緩凝劑是一個矛盾的兩個對立面

59、，它們依據(jù)的內(nèi)部規(guī)律是一樣的，只是采用某些措施促使過程向兩個相反的方向發(fā)展。不定形耐火材料的凝固速率，隨結(jié)合劑的不同而不同，隨結(jié)合劑與耐火材料的反應性能不同而不同。常用的促凝劑和緩凝劑按化學性質(zhì)分類如下表所示：表2-18緩凝劑和促凝劑按化學性質(zhì)的分類2.硅酸鹽結(jié)合用促凝劑無機鹽FeSO4、Na3PO4、K3PO4、H2SO4、ZnO、PbO、CdO;氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、氫氧化物、硅酸鹽、偏鋁酸鹽、氟硅酸鹽；有機物含糖木質(zhì)素磺酸鹽及其衍生物，改性物；羥基羧酸鹽及改性物含糖碳水化合物糖和淀粉的庚糖化合物無機和有機物的混合物高分子化合物水玻璃的凝結(jié)硬化過程是水解作用生成不穩(wěn)定的硅酸凝膠進

60、行凝聚，常溫下，凝結(jié)作用緩慢。因此，不存在緩凝的問題，一般是要加促凝劑使其具有一定的早期強度。選擇促凝劑有三個基本出發(fā)點：第一是加速水解，這就必須造成酸性環(huán)境。要使水解進行得充分，可以用酸或含金屬離子但水溶液呈現(xiàn)酸性反應的外加物。第二是奪取硅酸鈉中的Na20，使其朝著生成硅膠的方向移動。第三是加入發(fā)熱物質(zhì)，使反應快速進行。3.粘土結(jié)合用促凝劑粘土結(jié)合不定形耐火材料時，其凝結(jié)硬化主要是加熱硬化，形成陶瓷結(jié)合。一般這些不定形耐火材料主要為耐火可塑料和耐火搗打料，而近來人們則在制備粘土結(jié)合澆注料。但是，通常的粘土結(jié)合澆注料往往凝結(jié)時間太長，因此，尋找促凝劑使其具有一定的早期強度是必要的。粘土粒子分散