孫庚辰 2015年版磷酸鹽結合劑及其結合的高鋁質不定形耐火材料

1、酸鹽結合劑及其結合的高鋁質不定形耐火材料（2011年初稿，2015年增改稿）孫庚辰（中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司，河南洛陽471039）1引言定形耐火材料結合劑分水合結合、化學結合和凝聚結合?；瘜W結合劑中，磷酸鹽結合劑是該類結合劑中重要結合劑之一“込磷酸鹽一般以xM：O衛(wèi)心組成來表示，按x/y的比值R可分為正磷酸鹽（R二3）、聚磷酸鹽（2R1）,偏磷酸鹽（R二1）、超磷酸鹽（lR0）和五氧化二磷（R二0）。本文的磷酸鹽指的是正磷酸鹽，化學式為MsPO.,結構為含有1個磷原子的結構，且主要討論正磷酸（HsPOJ和磷酸二氫鋁A1（HPO.）3結合劑。正磷酸與堿性氧化物反應太劇烈，因此不適合作

2、堿性耐火材料的結合劑。磷酸與酸性氧化物常溫卜幾乎不反應，也不碩化，因此也不適合作酸性耐火材料的結合劑。磷酸與兩性氧化物常溫卞（如A1Q）反應會生成堅硬的固體，且它們之間的反應速度可以控制，因此特別適合作高鋁質耐火材料的結合劑。磷酸鹽結合的高鋁質耐火材料有如下特點：1）不受氣溫的影響，尤其是冬季，凝結快易脫模，不會產生裂紋；2）在熱態(tài)下無低強度區(qū)（尤其在中、低溫時強度大）；3）高的耐火性；4）優(yōu)良的抗渣性；5）抗爆、抗熱震性好。國高鋁耐火原料資源豐富，性能優(yōu)良，我國耐火材料工作者也對磷酸鹽結合的高鋁質耐火材料做了人量研究工作。現(xiàn)將磷酸鹽結合高鋁質耐火材料研究結果綜述如下，供人家使用參考，不妥之處

3、請批評指正。2磷酸鹽結合劑的物理化學性質13712.1磷酸水純凈的磷酸為無色的斜方柱狀晶體，易溶于水，熔點42.35C,P：0s=72.4%o磷酸一般為無色粘稠的液體，是不揮發(fā)非氧化性中強酸。磷酸為高沸點的三元酸（kl=7.1X10_k2=6.3X10k3M.4X103）,與人多數(shù)金屬易迅速反應，析出氫氣和生成相應的磷酸鹽；與堿性氧化物反應可以生成三種類型的鹽（正鹽、一氫鹽、二氫鹽），至于生成那種鹽主要根據(jù)磷酸與堿的量來確定，一般與弱堿性氧化物作用以生成酸式磷酸鹽為主。子式時0分子量98.00,比重1.87g/cm3,熔點42.35V,沸點（升華）213V,生成熱H灑306.2308.2千卡/

4、克分子，焙S密42.1千卡/克分子，熔化熱AH2.5千卡/克分子。酸的工業(yè)產品主要是正磷酸，通常是以濃度為85%的水溶液出廠，其成分人致為H3P0,-0.5H：0o正磷酸是各種磷酸中最穩(wěn)定的一種。a）萃取法（硫酸法）：磷灰石與硫酸反應制取之，其反應式如卞：a5（POO3F+5H：S0i+2.5H：0二3H3P0i+SCaSO,0.5H：0+HFb）熱法：將磷灰石或磷鈣土與石英砂和焦炭的混合物放在電爐中，加熱到1300-1530C左右，使之熱反應來制取。反應式如下：a3（POO2+3Si0：+3C二3Ca0SiO：+5C0+2P將磷在空氣中燃燒制得pg,并使匕05水化而獲得正磷酸：P+50：二2

5、POA+3H：0（熱）=2H3P0t磷酸在水中的溶解不受限制，因此根據(jù)需要町以調制成所需要濃度的溶液。各種濃度磷酸溶液的配制方法見表1。表1、正磷酸溶液的比重與濃度的關系每10kg磷酸的加水量,kg00.621.332.143.084.105.457.009.0011.25比重,g/cm?1.6891.6331.5791.5261.4751.4261.3791.3351.2931.254濃度，%85S07570656055504540般棉釋的方法是將酸緩緩倒入水中，并不斷攪拌，使之混合均勻，然后用比重計測試比重，達到預想濃度為止。酸液溫度應控制15-20C以下。2.2磷酸二氫鋁酸二氫鋁膠結劑是

6、由磷酸（H3POJ和氫氧化鋁A1（0肌為原料配制的：將15.9g的磨細的A1（0肌弓濃度為60%（比重1.42g/cm3）的lOOgHjPO,混合后,加熱到60-80C,約lh,或煮沸8T0min正磷酸（HjPO.）和氫氧化鋁反應的中和程度（Nm）不同而形成各種磷酸鋁膠結劑，這里的Nm=A1203/P：05X100%（克分子）。正磷酸HsPOi的中和程度最小Nm二0,磷酸鋁A1P0.的中和程度最大Nm二100$。中和程度對磷酸鹽膠結劑的膠凝性能影響最人，只有酸性磷酸鹽（Nm100%）才具有膠凝性能。Nm為3367%的磷酸鋁膠結劑都具有良好的膠凝性能。以Nm二35-48%水分不人于60$的膠結劑

7、的膠凝性為最好。中和程度Nm30%的磷酸鋁是透明的粘稠液體，Nm二30-70%的是乳白色的粘稠懸浮液。人多數(shù)人認為磷酸鋁溶液是由H3A1（P0,）c2H：0組成的。這些溶液是一種無毒的多電解質溶液，對皮膚的侵蝕比水玻璃小得多。國某廠磷酸二氫鋁（溶液）結合劑的一種配制方法：工業(yè)磷酸（濃度85%）7kg,氫氧化鋁0.945kg,水1.645kg；將酸預熱至60C,再把氫氧化鋁與水的混合漿體徐徐加入磷酸中，不斷攪拌至溶液清晰，然后經兩層紗布過濾。溶液的化學成分為AhOs/PzOsl.5（克分子比），含水量46.5%,比重（30C）為1.640g/cm3o度50%的磷酸二氫鋁溶液，PH值約為2.0,比

8、重為1.471.48粘稠溶液，具有-22C以下的凍結點。磷酸二氫鋁溶液在常溫下可以桶釋到20倍，但溶液的安定性較差，這是因為加水發(fā)生如卞反應：1（H：P0i）3+xH：OOAlPOtnH：0+2H3PO1酸二氫鋁（固體）粉末的制造方法：在常溫卞真空蒸發(fā)磷酸二氫鋁濃溶液，在空氣中95C附近蒸發(fā)去水份能獲得磷酸二氫鋁粉末，在工業(yè)上是用噴霧干燥器進行制造。磷酸二氫鋁粉末有很強的吸濕性，能再溶解于水中，見圖1。它的結晶呈斜方六面體，存在有A、B、C和D型四種變態(tài)，最多的是C型。因此，要注意隔絕空氣保存。圖K市售磷酸二氫鋁粉末的吸濕性（100%相對濕度）本市售的磷酸二氫鋁溶液和粉末的組成列于表2o表2、

9、磷酸二氫鋁的組成名稱25L(液體)100L（液體）100P（粉末）組成AI2O33P2O56H：OagAI2O33P2O56H：OagAlzOa3P2O56H：OH：OP2O5%31+1.0331.065+2.0ALO3%6.5+0.58.5+0.517+1.0F%0.50.050.1FezOa%1.00.010.02CO%0.2低于檢測界限低于檢測界限SO3%1.5低于檢測界限低于檢測界限比重(259)1.441.47-PH值1.41.4-酸二氫鋁溶液的粘度受濃度、溫度和組成的影響示于圖2、圖3和圖4。020406080AI（H2PO4）3/%100002009赳旬5000圖2.磷酸二氫鋁溶

10、液濃度對粘度的影響（209）圖3、磷酸二氫鋁溶液溫度對粘度的影響圖4、P2O5/A12O3克分子比對磷酸二氫鋁溶液粘度的影響2.3磷酸鹽加熱過程的相變化與其結合的高鋁耐火材料膠凝硬化機理m3.1正磷酸加熱過程的相變化如下：2.3.2磷酸二氫鋁加熱過程的相變化如卜：有文獻介紹其聚合過程如下：:AJO、+2AJO、一3A1zO3（正磷丙芟住;磷酸鋁A1PO1受熱時的多晶型轉化（類似石英多晶轉化）如下：磷酸鋁A1P01晶型與石英晶型轉化的對應關系皿示于圖5。圖5.Si02與A1PO4晶型轉變的對應關系SiOzAIPO.熔ItSiOjtl710*C180G27冗熔融A1PO4|1600ta方石咅形磷酸

11、鋁3方石英形磷酸鋁tl025r50-Ca腫英形確酸鋁十石英形磷酸鋁一*:豔形卜5十代130Ca石英形璇酸鋁十fB石英形磷酸鋁a萬右央一ap力右央tl470r+163X?.1171北十亠u畀石莫P墀幻央丫塀幻央|870C*S77Va石英B石英磷酸鋁A1POI不溶于水，也無膠凝性。23.3正磷酸與二氧化硅在常溫下不發(fā)生反應，因而也不碩化。當被加熱到230C350C時才開始反應生成焦磷酸硅SiO：/Os的膠結物，從而使基質膠結硬化,該膠結劑能溶于水，但是在700C以上所形成的膠結劑就不再溶于水。2.3.4正磷酸與莫來石的反應膠凝碩化：2A1S_A丄二(HE二P二+3M二OAlz(H2PzO7)：l2

12、A1(PO33-h3HzOAl5-ALPOj.701二O+ZHPOj2AL2005+3H2OAL=3ALQPO,兒:h+gg=o或者：因此，磷酸結合的高鋁質耐火材料必須經過350C500C熱處理。在586C下塊磷鋁礦型A1P0,轉化成方石英型。在106MC卞鱗石英型A1P0.轉化成方石英型。2ALPO4AL,O34-P,O.T2.3.6磷酸二氫鋁Al(H：PO.)3與剛玉A1O加熱過程的變化和膠凝碩化：200C以前，基質中僅含Al(H：POJ3；200-600C膠結物中出現(xiàn)了無定型物質；600800C間磷酸鋁脫水結束；2AL5+AL2O3AAL(PO3)3+3ALPO塊磷鋁彳IT)+6HZO2

13、AL_的組子酸際分含有一個分子的HP03的分子數(shù)梶施ojob6歷廠7577P205,邁.旋養(yǎng)0訂“圻亦2他渝H3P04,%圖6、含不同P2O5的磷酸溶液的實際平衡組成20400Q80fOD.H3P04,%4_一203P205,纟吉晶組分foo6o4-D20o/O9H3P04,H20,%圖7、H3PO4-H2O系相關系A1:O3-P：O5-H2O系相關系AI2O3-P2O5-H2O系相圖以及AlcOs/P：Os(摩爾比)為1：3,1：5和1：10.5溶液在該相圖中的位置。圖8、A12O3-P2O5-H2O系統(tǒng)相圖(259)A-AlzOsP2O54H2OB-AI2O3P2O57H：OC-2AI2O

14、33PzOs10H2OD-AI2O33P2O56H：OAI2O3/P:O5(摩爾比)：0-1：3溶液組成點X-1：5溶液組成點A-1：10.5溶液組成點系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)如下幾種穩(wěn)定固相，化學分子式:AI2O3PzOsnH：0中n=2,4,6,7和8,而在2Ag3P2O5mH：0中n=1020。定溶液的PH值,得知在25C下溶液中存在以下幾種絡合物:AKlbPO.)2*,AKlfcPOt)，AKHcPOO3,Al(HPOi)Al(HPOf)J和Al(HPOi)s3正磷酸濃度變化很人的范I制內，中性鋁的磷酸鹽A1P0.2比0是穩(wěn)定的。在80C時，此系存在兩種化合物:AlPOi2H：0和AL(HPOi)3

15、nHO穩(wěn)定的非晶相2A1：O33POnH：0在加熱過程中，轉變成為磷酸一氫鋁A12(HP0,)37H：0,然后變成2A1P042H：0+HsP0i+3比0。90C時，此系存在兩個相：AlPOi2比0和2A1：(HPO;)35比0。鋁的磷酸鹽在正磷酸中的溶解度急劇增大，顯然這是由于在溶液中形成絡合物所引起的。CaOPOHW系相圖(4)MgO-PO-比0系相關系用鋁酸鈣水泥做磷酸的硬化劑時，可參考該相圖。在此系統(tǒng)中存在如卞幾種化合物:無水磷酸二氫鈣Ca(H2PO1)2,無水磷酸一氫鈣CaHPOn一水磷酸二氫鈣Ca(H2PO1)2H：0,二水磷酸一氫鈣CaHPOi2H：0和組成不定的結晶沉淀，通常以

16、Cas(OH)(POJ疑基磷灰石表示。Ca(H2POt)2恥在160C時失去結晶水，在200C發(fā)生分解。圖10、MgO-P2O5-H2O系狀態(tài)圖當用廳0砂作磷酸的硬化劑時，可參考該相圖。在此系統(tǒng)中存在一種無水化合物腌(HcPO：和三種含水化合物Mg(H2PO1)22HOMgHPOl3HOMg(H2PO/)24H2O0最后一種化合物在溫度低于58C以下才存在。鎂的脫水磷酸鹽在10-130C范I制內與溶液呈穩(wěn)定平衡狀態(tài)，而無水鎂鹽在1O-13O0C范圍內與溶液呈穩(wěn)定平衡狀態(tài)。2.4.2無水磷酸鹽系決定著耐火材料在中，高溫下的性能。(1)也耀必、垸相、液相AI2O3-P2O5系相圖,此系統(tǒng)中存在下列

17、化合物:AlsOs3P2O5和AkOsP2O50f(002025303540%P205A1203圖11、A12O3-P2Os系相圖(2)MgO-P2O5系統(tǒng)相圖圖12、MgO-P2Os系統(tǒng)相圖(存在三個二元化合物)(3)CaO-P2O5系統(tǒng)相圖圖13、CaO-PzOs系統(tǒng)相圖（存在五個二元化合物.3CaOeP2Os熔點高達18009）（4）AI2O3-S1O2.P2O5系相圖，系研究了1400C以卞的變化情況。此系中沒有發(fā)現(xiàn)三元化合物，也沒有發(fā)現(xiàn)A1PO和S的固溶體。1-800C,2-1200C,3-1400C圖14、Al2O3-SiO2-P2O5系相圖CaO-Al2O3-P2O5系相圖系研究

18、了1600C以下的變化情況，在這個系統(tǒng)中沒有二元化合物，有三個最低共熔點（905C920C和1260C）o在這個系統(tǒng)中A12O3P2O5占的范圍最大。圖IS、Al2O3-CaO-P2O5系相圖（6）CaO-Al2O3-SiO2-P2O5系相圖，此系中沒有四元化合物，有一個三元化合物CaO-A12O3-2SiO2o它與Ca$（PO4）2形成低共熔物，最低共熔點1400CoCa3(P04)2圖16、Ca3（P04）2-Al2O3-SiO2系相圖243氧化物磷酸鹽的熔融關系3為各種氧化物與磷酸鹽混合物的關系，該關系表明高鋁質耐火材料中所含各種氧化物與磷酸鹽的熔融關系，堿性氧化物有害，堿土氧化物也不利

19、。表3、各種氧化物與磷酸鹽混合物的耐火度和熔點混合物耐火度C熔化溫度CMgO十H1PO412001260CaO十H1PO412301310TiO：+H3PO415001560AI2O3+HbPO416301750S1O2+A1(H：PO4)31150AIPO42050+30A14（P：O7）32050+30A14(P:O?)3+A1(POs)312805A14(P2O?)3十A1(PO3)31290+5A1(PO3)312805K2O+A1PO4-S00NazCKAlPO4-S00MgO*AlPO47400CnOAIPO47400S1O2+AIPO41700T1O2+A1PO41710上是磷酸

20、鹽結合高鋁質耐火材料研究、生產與使用的理論基礎。3磷酸鹽結合的高鋁質不定形耐火材料3.1泥漿國于1967年公布了一種高鋁質磷酸鹽泥漿的專利No.1068462：80-90%燒結磯,5-10%生粘,2-4%糊精，6-8%比重1.65g/cm3的正磷酸。武漢冶金建筑研究所3】于70年代初研制了性能優(yōu)良的用于砌筑高爐用的高鋁磚的701泥漿。其配比為，A1O含量70%的高鋁磯土熟料，粒度要求0.125mm,其中0.088nmi占65-80%,結合劑為濃度85%,比重1.7的工業(yè)磷酸15-17.5%（外加），增塑劑為濃度1-4%的牛皮膠水18-24%（外加）。壞境溫度2or,以上，泥漿經24h困料后即可

21、使用。該泥漿還可用于焦爐噴補。701泥漿性能如下：耐火度1770C,抗渣，抗鐵性能均優(yōu)于高鋁火泥，熱膨脹率與高鋁磚近似，加熱到1400C為11.2%；加熱到300C以上就具有一定的粘結強度，1400C燒后冷態(tài)強度為4.012.0MPa；1350C的熱態(tài)粘結強度為1.25.0MPa：該泥漿保水性好，揉磚時間（粘結時間）20-30s不流淌，無花臉和空隙。冶金部第二冶金建設公司】研究了磷酸鹽泥漿組成的一些性能如卞：（1）泥漿的組成和致密性見表4表4、泥漿的組成和致密性配比顯氣孔率1350#CX3h體積密度g/cm31350CX3h高鋁熟料粉3%牛皮膠水100161635.22.11100161937

22、.12.06高鋁泥漿41.01.942）泥漿的粘結強度和耐壓強度見表5表5.泥漿的粘結強度和耐壓強度配比粘結強度MPa耐壓強度MPa高鋁熟料粉85%磷酸水3%膠水150CX18h900&CX3h140(VCX3hisorX1S111350CX3h1001616-3.82.62.610.727.61001616-438.33.8-2.5(1350CX10016163.01.23h)3）磷酸鹽泥漿的耐火度和荷重軟化溫度見表6表6、磷酸鹽泥漿的耐火度和荷重軟化溫度配比高鋁熟料化學成分耐火度荷重軟化溫度。C高鋁熟料粉85%磷酸水3%膠水AlzOs%FezOs%CKD4%1001618-82.61.45

23、17701330150010016-1682.61.451750-1770133014901001617-18-75.72.931770123015201001616-17-74.93.191770117015004）磷酸鹽泥漿的操作性能粘結時間見表7表7、酸鹽泥漿的粘結時間No.配比失水時間，S粘結時間，稠度min高鋁熟85%膠水濃度結合劑開終了秒S揉動料粉磷酸31.50總雖始次數(shù)11001618-3439154333279210016-18-34166428228131001619-351869413781410016-18341449433679高鋁泥漿（泥漿稠度）378?-出了泥漿立砌

24、的操作要領。用泥漿立砌操作，配方4#最好。701泥漿為雙組分供貨，即高鋁火泥干粉與磷酸溶液分別包裝，現(xiàn)場使用時混合攪拌后使用，有諸多不便與不足。武漢冶金建筑研究所等I1523J在引進消化吸收口本泥漿的基礎上研制了以粉末狀磷酸二氫鋁為結合劑，加入添加劑CMC-A（具有緩凝，保水，酸性抑制作用）等研制了新型高鋁質磷酸鹽泥漿，其理化性能見表8。表8、新型高鋁質磷酸鹽泥漿牌號及性能粒度牌號Cnori4oocTiCMm2050nim0.076mmLP-55$55$1770$2.0$5.912501-2250LP-70$70$1790$2.0$5.9N13001-2250性能AI2O3耐火度抗折強度MPa

25、荷重軟化溫度本新口鐵（寶鋼）外燃式熱風爐硅酸鋁耐火磚用磷酸鹽結合耐火泥漿理化性能指標列于表9。表9、磷酸鹽結合硅酸鋁耐火泥漿理化性能指標牌號材質耐火度，C折粘結強度MPa10#C*24h燒成,CCX2h)M度組成,%荷重軟化點0.2N（PaT2,A1：O3%該泥漿用于磚的牌號NM13P粘土17302(1200)610M501200$45N43NM12P粘土17502(1300)6W1.0M50125050N42NM11P粘土17902(1400)6W1.0M50135055N41,V7HM01P高鋁18502(1500)6W1.0M50165085H21,H22,H23HM11P高鋁18204

26、(1500)8W1.0M501550$70H24,H26,H27建生等以特級高鋁磯土(AL0386.22%)和一級高鋁磯土(AL0382.70%)為原料，磷酸二氫鋁為結合劑，廣西白泥為增塑劑，硅石粉S1O：99.4%為膨脹劑研制了高鋁質磷酸鹽泥漿，其性能列于表10。10、高性能磷酸鹽泥漿理化性能AlzOs%耐火度抗折粘結強度MPa荷重軟化溫度T：,C使用nor1400C76.2017902.310.11630高爐紅剛等宙】研究了用于砌筑高珞磚的磷酸鹽泥漿的工藝。實驗配方列于表11。11鉆質磷酸鹽泥漿的實驗配方配方氧化絡綠，電熔氧化絡.%a-Al：O3+其他，%磷酸二氫鋁，A7020105,10

27、,15,20B50401010,12.5,15合劑磷酸二氫鋁的組成：PO65%,AlA17%o加水調節(jié)泥漿的稠度為350左右。酸二氫鋁加入量對泥漿性能的影響。結果表明，對加水量的影響不人，但A配方加水屋很高25-30%,B配方加水量較低13-14%,加水量A是B的近兩倍；A配方粘結時間，磷酸二氫鋁20%時，最長70s,B配方粘結時間，磷酸二氫鋁10%時，最短150s,磷酸二氫鋁15$時,720s：110C銘質磷酸鹽泥漿的粘結強度列于表12(試驗磚為高珞磚CRB-90)o12、洛質磷酸鹽泥漿的粘結強度磷酸二氫鋁加入量，51012.51520配方A0.20.21.02.5配方B1.32.011.0

28、酸二氫鋁適宜加入量10-15%o伯平【沏研究了影響耐火泥漿操作性能(粘結時間)的諸因素：粒度。顆粒太粗，泥漿易沉淀，干得快，涂抹性能差；顆粒太細，難于得到規(guī)定的灰縫厚度，高溫收縮大。因此0.088mm者應占60%以上；水質。最好用飲用水；粘結時間與磚的氣孔率關系密切，氣孔率低粘結時間長，氣孔率高粘結時間短些；攪拌方式，泥漿一經攪拌，結合劑就溶解，粘土發(fā)生解膠，引起粘結時間變化，直至出現(xiàn)穩(wěn)定的粘結時間，必要的攪拌時間取決于攪拌機的形式和攪拌量，宜用灰漿攪拌機。手工攪拌達到穩(wěn)定的攪拌時間長達20h,且粘結時間短；灰縫厚度?；铱p厚粘結時間長；結合劑的影響。町用一些結合劑來調整泥漿的結合時間，用于調整

29、磷酸鹽泥漿粘結時間的有機結合劑有CMC,糊精和木質素璜酸鹽；無機結合劑冇碳酸鈉，膨潤土和無水石膏。有機與無機調整劑町單獨使用，也町兩者配合使用，如碳酸鈉與木質素璜酸鹽配合使用，CMC與燒石膏配合使用。承風【刃從耐火泥漿的施工性能和使用性能出發(fā)提出的一些添加劑如卞：改善泥漿施工性能與常溫粘結強度的有淀粉，糊精，蔗糖，竣甲基纖維素，木質素璜酸鹽，硼砂，乙二醇等物質。改善燒結性的有:SiO,微粉，A14微粉。改善泥漿高溫卜收縮的膨脹劑有硅石，蘭晶石，紅柱石和葉臘石等。酸鹽泥漿在高爐和焦爐上的應用方法舉例【斤刃:（1）磷酸鹽泥漿配比見13表13.磷酸鹽泥漿配比用途高鋁粉磷酸水噴漿100172426砌筑

30、底和墻100172024修補裂縫100171620料順序一般為：）水磷酸液高鋁粉；）高鋁粉水磷酸液（2）困料。壞境溫度20C以上，水溫30C以上條件時，經2436h困料，泥漿可達標準要求。困料的目的是，使酸性結合劑與混合料中含有的金屬鐵或含鐵化合物反應放出氫氣后使用，避免使用中產生鼓脹。（3）攪拌。最初2h,要經常攪拌，以后每隔lh攪拌1次，每次攪拌15分鐘，保存溫度15C以上。（4）筑爐法，分沾漿法、擠泥法和修爐法。沾漿法，用于砌筑爐底。分五步操作，a）穩(wěn)沾，用兩手抓住長磚兩短側面沾漿，先小面后大面，待漿滿后傾斜取出，使泥漿向一側流動，靠砌前，使磚掉向，泥漿向相反方向流動，然后把磚低靠接砌：

31、b）低靠，把沾滿泥漿的磚要緊靠在已砌好的第一排磚的卞部，一般以3050mm為宜，如靠得過高時，會由于拉動時，把卞部泥漿擠出，容易造成下部空漿現(xiàn)象；c）短拉，即磚低靠后上下拉動得距離要小，一般在2040mm,拉動距離過人，會把下部泥漿擠出，出現(xiàn)泥漿不滿，呈花臉：d）重揉，即在揉砌時，要用力作用在磚的下部，以保持磚的垂直度；e）慢離，即在重揉后，要扶持住磚慢離手，以減少磚張嘴和泥漿流失現(xiàn)彖的發(fā)生。擠泥法，主要用于砌筑爐墻。將泥漿鋪平后，用磚側面沾漿，或采用先沿長面短拉重揉擠出泥后，在推擠短面出漿。由于泥下沉流動，不宜采用隨砌隨刮漿的砌筑方法，一般應在砌筑56塊磚后再行刮漿勾縫。修爐法，a）修裂縫與

32、活磚，用稠度適宜的泥漿分層填實壓光，裂縫超過30mm時，可配入23mm的高鋁顆粒，占熟料粉的30%左右，困料后用；b）燒損襯法，局部損壞。把燒穿處爐皮剝開，在外面爐皮上焊上新爐板，上留灌漿I】，待灌滿漿后焊實，或在損壞處抹實泥漿后投入使用；c）密封爐墻,主要采用機具噴襯法和人工刷漿法，噴補高爐內襯，泥漿要稠，噴補層要厚，如熱噴焦爐碳化室，泥漿要稀，厚度12mm。熱噴溫度800C以卞噴補為宜；人工刷漿，多用于小面積密封墻，優(yōu)點掛漿均勻，少流失。施工完后，即時烘爐，一般烘至500C即可。酸二氫鋁泥漿粘結耐火纖維氈和纖維板的應用舉例匕9訂：（1）磷酸二氫鋁溶液的配制磷酸和氫氧化鋁按下列反應：AL（O

33、H）3+3H5PO4=AL（H.PO4）3+3H,O配合反應完畢后，加水成50%的溶液,20C時比重1.47-1.48,PH二1.5-2,P205/Al203（克分子）二3。儲存應當裝入玻璃瓶或塑料桶內，且要封嚴。（2）耐火粉料的選配耐火粉料可選擇氧化鋁，焦寶石熟料，高鋁熟料等，以下幾種配方可獲得滿意的效果：a）A1：O385%+膨潤土15%,外加3-5%Cr:03b）A1：O385%+膨潤土15%c）焦寶石熟料85%+膨潤土15%d）高鋁磯土熟料90%+膨潤土10%料粗，燒結強度高，室溫粘性差；料細，室溫粘性好，但燒結強度稍差，一般以200-300目為宜。（3）粘附操作用時將磷酸二氫鋁溶液倒

34、入上述配好的耐火粉料中，調和成漿糊狀即可粘貼。太稠，粘性小，不易粘貼：太稀，粘性也小，燒結強度急劇下降，桶稠要適中。制好的泥漿不宜久放，要現(xiàn)配現(xiàn)用。如要久存，應加入草酸等緩凝劑。作：a）在耐火纖維板的欲貼面上先噴或刷一層25%的磷酸二氫鋁溶液，噴液中加入3-5%Cr=03更好，可起到抑制膠結處纖維莫來石結晶和蠕變的作用。b）將磷酸二氫鋁和耐火粉料調成漿糊狀后，靜置15mins待用。用時，當耐火磚吸濕慢時，可直接涂抹；當耐火磚吸濕快時，必須先用25$的溶液刷幾遍，再涂抹泥漿。之后，及時將纖維板（氈）貼上，為保證貼的牢固，最好采用硫子滾壓緊密。烘烤：粘貼后室溫養(yǎng)護12-24h,小火在100C保溫1

35、.5h,中溫300C保溫2h,最后500C保溫2h。該技術可用于熱處理爐，工業(yè)電阻爐和燃煤（煤氣）工業(yè)爐。3.2涂料（修補料）炳華等Q皿研制的磷酸結合的用于KR鐵水脫硫攪拌器澆注料的修補料（涂料）配比見14。表14.修補料配比涂料類別登封或沁陽高鋁磯土熟料，%江西生粘土，%0.088mm結合劑3mm0.088mm50%磷酸P聚合氯化鋁P=1.235PAC硼酸B硼砂草酸P+PAC603010125一2P+B60301017一22料的性能見15。表15.涂料性能涂料類別A1OSiChCMOR/CCSMPa線變化線膨脹系數(shù)180X24h1000CX3h1500X311180aCX24h1000ccX

36、3h1500&CX3hX106C1P+PAC72.617.511.0/29.615.4/54.019.5/78.70.30.80.84.86P+B73.216.515.9/40.317.6/61.516.0/75.600.40.36.08+PAC涂料當草酸加入量為4%時，1年的可塑性指數(shù)可達4.0,2年仍有可塑性。料施工最好熱修補(100-200C),涂料涂抹在澆注料上，用手錘敲平，厚50mm為宜。映濤刖研制了一種新型磷酸鹽結合噴補料，其主要組成：高鋁骨料(A1O86.54%)70%,高鋁細粉15%,a-Al：03微粉15%,結合劑固體磷酸二氫鋁5.5-7.5%,SiO：微粉3.5%,磯土水泥

37、2.5%,抑制劑NH660.12%。噴補料的施工采用半干法噴補，將分裝好的料倒入運轉的攪拌機內，按比例加入磷酸鹽結合劑，磯土水泥，NH-66后，混練3分鐘，緩慢加入2.5%的水，混練均勻后出料，然后立即放入噴補設備的罐體內，關閉罐體閥門，開啟風壓2-3MPa,將水位調整到合適的位置，開啟送料閥門，進行噴補。噴補料性能列于表16o表16、噴補料的性能壓強度,MPa折強度,MPa線變化率烘干后體積密度110C*24h1450C*3h110C*24h1450C*3hg/cm:03677.742.87漢鋼鐵公司沏研制了一種磷酸膠結的鎂鋁質噴補料。其配比如下：冶金鎂砂顆粒W10mm30%,高鋁顆粒W2.

38、5mm25%,高鋁細粉0.088mml5%，磷酸鹽溶液+8觥其可用于平爐，煉鋼感應電爐，煉銅反射爐，水泥回轉窯等。本耐火材料工作者YASUTAKAYOSHIMI等泗，報導了研制的磷酸鹽結合自硬化修補料。該修補料是一種可長時間放置且可根據(jù)施工壞境調節(jié)硬度的干式混合料，且具有不經烘烤就有高的強度和耐磨性。配比見表17。表17、修補料配比No.123456基料含90%的AlzOs混合料結合劑加入虧0&5磷酸鋁209.5溶液3011濃度401250146018使每種配方獲得相同的硬度，把500g混合料和結合劑混合后的料球從lm高自由落卜，直徑達到lOOmzn時，所需結合劑的量為標準量。試驗結果如下：表

39、18.修補料物理性能AP,%110C18.617.817.71000C20.820.919.61500C18.819.216.7No.124110C-0.3-0.1-0.9PLC.%1000C-0.4-0.2-0.91500C1.1-0.7-1.5110C2.92.872.88BD,g107100r10“r10“3f20“yio,f10*10rz020rz硬化時間20f00rz8r40“9r00“920“20r0020*00650rz21.抗爆裂性浜與磷酸鋁溶液濃度的關系No.134567800Cx(220)x(240)000000000000OX(340)1000C000000000000試

40、樣加熱到1200C采用風冷或水冷，循環(huán)10次。0:不爆裂；X：爆裂。1配方由于沒有加入磷酸鋁，所以不發(fā)生碩化，加入磷酸鋁溶液的配方No2No6發(fā)生了硬化，且隨磷酸鹽加入量增加，材料可施工時間延長。No5與No6配方可施工時間太長，沒用硬化跡象。No7配方鋁酸鈣水泥結合的材料可施工時間和硬化時間明顯縮短。Nol和No2配方因材料強度低，水份受熱急劇蒸發(fā)而爆裂，No7水泥結合因加水量多，試樣受熱水份急劇蒸發(fā)壓力超過了試樣強度而爆裂。磷酸鋁溶液濃度超過30%的材料均不爆裂。選Nil料作為主要研究對彖。它1200C加熱后水冷或風冷10個循環(huán)后，因熱應力導致了裂紋產生，但沒有剝落。試樣不同溫度處理后的耐

41、壓強度變化繪于圖17?？梢钥闯?0%濃度磷酸鋁溶液結合的試樣低溫下即具有較高的強度。HeMruoud(ctnp.VC110400800KKK)13001500圖17、試樣常溫耐壓強度與熱處理溫度（X3h）的關系樣不同溫度處理后的物理性能列于表22o表22、試樣不同溫度處理后物理性能Xo.1247110rX24h0.3-0.1-0.9-0.1400CX3h-0.1-0.1-0.8-0.2800aCX3h0.2-0.1-0.90.3永久線變化率，lOOOrX3h-0.40.2-0.90.51300CX3h-0.7-0.71.50.61500CX3h-1.1-0.71.56.3110rX24h18.

42、617.817.726.6400CX3h20.519.319.928.1800aCX3h20.219.519.530.1顯氣孔率，looorX3h20.820.919.633.21300CX3h20.820.216.832.91500CX3h18.819.216.714.4110rX24h2.902.872.882.49400CX3h2.872.872.882.48800CX3h2.862.852.892.16體積密度,g/cm31000CX3h2.892.862.882.441300CX3h2.912.902.942.471500CX3h2.972.932.943.09110rX24h1.3

43、2.18.52.4400CX3h1.42.414.12.5800aCX3h3.15.314.82.6抗折強度，MPa1000&CX3h16.417.024.76.01300CX3h25.828.542.610.31500CX3h31.526.335.544.6o4試樣不同溫度處理后線變化相對Nol.No2較人，相對No7較小。No4試樣不同溫度處理后的強度比NolNo2和No7試樣的高。Nod試樣1400C處理后，在各個溫度條件下的應力一應變曲線示于圖18?？梢钥闯?300C的抗折強度最高達7.5MPao圖18、No4試樣各溫度的應力一應變曲線斯曼推導出來的熱震損傷參數(shù)R=,R”=,(E彈性模

44、量，0強度，卩一泊L(1-“)(J2(1-/)松比，尬活-斷裂功)。由試樣的應力一應變曲線可計算岀試樣的尬訃，并根據(jù)已知的強度和模量計算出試樣的值示于圖19。圖19、No4試樣的R”值隨溫度的變化圖示出了試樣的冷態(tài)粘結強度，隨熱處理溫度的升高，粘結強度升高，因此試樣No4具有優(yōu)良的粘結強度。GlbIVOCJMOOI5COIk4t-t?va：dtemp,孑二=?-為多?.叱熱態(tài)可塑修補料理化性能Al：O3SiC10CX2h1000CX3h1400CX3h體密g/cm抗折MPa耐壓MPa抗折MPa耐壓MPa線變化抗折MP耐壓MP線變化57.458.82.175.511.25.815.40.210.

45、939.4P3施工，混鐵車在熱態(tài)卞修補，爐II修補前，要先清渣，用壓縮空氣吹掃干凈，然后進行修補。使用壽命50-60爐。斌祥等阿研制了一種防鋼包粘渣涂料。其主要原料有菱鎂礦，石英，粘土，氧化俗及磷酸鹽(？)O原料粒度W0088mmo配制好的涂料化學組成：Si0216%,Al2034.59%,FeoOsO.67%,CaOl.42%,MgO35.03%,Cr2032.18%,TiOO18%,I.L35.05o上述干料加水25%制成泥漿。試驗MgO-C磚兩種:(A)MT-14AW(MgO76.0%,014.0%)和(B)DMC-6(MgO85.0%,C$6.0%)。將其制成刪,尺寸70X70X70m

46、m,內孔04OX35mmo將泥漿涂料涂到MgO-C磚坦坍孔內，自然風干24h,U0CX24h脫除涂料中水分。A磚孔內放入40g轉爐鋼包終渣，B磚孔內放入40gV0D鋼包終渣。兩種鋼包渣的化學成分列于表24。表24、鋼包渣的化學成分，%渣別S1O：AlzOsFezOaCaOMgOTiO：egMnO轉爐鋼包終渣10.4629.9013.5930.1610.532.73VOD鋼包終渣12.5614.S02.7147.4217.511.781.640.13將裝有鋼包渣的MgO-C磚堪堀(涂有涂料和沒有涂料)在電爐中1600CXh鍛燒，冷卻后延縱向從中心將圮覽切開。結果表明，沒有涂料的圮軸轉爐鋼包終渣侵

47、蝕寬度和深度為1.6mm和0.5mm,VOD鋼包終渣侵蝕寬度和深度為2.5mm和0.8mm,其鋼渣與堆坍壁緊緊結合在一起；有涂料的堀覽，涂料并未全部被渣溶解，其殘余部分為隔離層，阻止了渣對MR-C磚的侵蝕，殘余的涂料星收縮龜裂狀，且與堆坍壁結合不強；其防粘渣機理：首先，涂料隔絕MgO-C磚與渣接觸，對殛0-C磚中的C起保護作用：高溫下涂料生成了高熔點物相，方鎂石(MgO),尖晶石(MA與MK固溶體)和鎂橄欖石(MzS),其本身不易被鋼渣溶解，同時涂料也不會與MgO-C磚中的HgO反應，加之涂料本身存在較人體積收縮(菱鎂礦分解)，故與MgO-C磚不會形成牢固結合，而是與粘附在一起的熔渣一起脫落。

48、應用，在某鋼廠精煉鋼包上使用，配好的涂料現(xiàn)場加水25-30%,攪拌均勻后，噴涂或涂抹在鋼包IIMgO-C磚上，涂層厚度3-5mm,粘附性好，每隔4-5爐涂一次，既減輕了粘渣又延長了渣線磚壽命。刁常軍等】為了提高中間包用紅外光學測溫管使用壽命，研制了一種防氧化涂料。1）原料與配比，原料為二氧化硅，結合劑為高嶺土微粉，硼酸，磷酸二氫鋁，硅微粉，黃糊精，氧化洛。防氧化涂料的配比列于表25o表25、防氧化涂料的配比編號#23二氧化硅高嶺土04550其它結合劑0353002020硅微粉，黃糊精，加水量按正交試驗方法，優(yōu)選它們的加入量。將40-59.9%的二氧化硅，40-59.9%的上述結合劑，0.1-0

49、.4%的乳劑，混合均勻，將預混合的原料在高速球磨機研磨8h。2）結果，當二氧化硅加入量逐漸增加，高嶺土逐漸減少，涂料在600C和1200C的殘留量逐漸增人。涂料殘留量都在80%以上。然后微調添加劑。添加劑（硅微粉，黃糊精，加水量）對防氧化涂料熱殘留量的影響示于圖22。由圖可見，三因素對包覆量的影響由人到小依次為：加水量硅微粉黃糊精。圖22、添加劑對防氧化涂料熱殘留量影響正交效應分析圖后優(yōu)選出的配方為：二氧化硅50%,高嶺土30%,硅微粉7%黃糊精4%,硼酸，磷酸二氫鋁和氧化俗9%,外加水量10%。延臻，沈繼耀佃公布了一項“鋁炭耐火材料防氧化涂料及其制備”專利（專利號CN1066078A）o本實

50、例采用鋁炭耐火材料試樣為：炭含量8.0$的連鑄用鋁炭滑動水II板，尺寸為500X250X50mmo防氧化涂料的配方按重量百分比為：四硼酸納34.0%,磷酸三納23.0%,磷酸二氫鋁30.5%,85%磷酸8.7%,氫氧化鈣1.6%,氧化鋅2.2%o在塑料容器中放入重量為85%磷酸用量3倍的水，再將磷酸加入，加熱到100C,保持該溫度，逐漸將其它配料加入，邊加料邊攪拌，待形成均勻的膠狀體，冷卻后即制成比重約1.65g/cn?的料漿。將配制好的料漿用刷涂法在常溫下涂敷到清潔的鋁炭滑板坯上，待涂層稍干后，移入烘干窯內緩慢升文，在110C保溫2小時，然后裝入隧道窯內燒成，最高溫度1450C,燒成后對部件

51、進行檢查，部件表面有一玻璃狀保護層，厚度小于1.0mm,將部件切開，內部無氧化跡象，燒結良好。張文麗等麗研制了一種鋁炭制品用防氧化涂料。粉料由長石，石英，硼砂，錯英石，粘土等原料構成，化學組成：Si0:60.41%,A12O314.80%,Fe2080.11%,Cu03.70%,Zn05.21%,KsO3.87%,Na：02.51%,B：O34.72%,Zr0：4.76%o上述組成粉料配以不同的結合劑制成涂料，涂附在A1;O3-C（30%）$ij品表面，經不同溫度熱處理，測氧化層厚度，試樣的抗折強度等。試驗對比了有機類，無機類，復合類結合劑,認為有機類結合劑600C以下在極性與非極性物料之間形

52、成橋聯(lián)，改變了界面狀態(tài)，加強了涂料與本體的結合強度，600C以上燒失，失去作用；無機類結合劑用磷酸鹽類，這類結合劑于500C才與本體反應，生成A1P0.,Al（POs）n獲得了較高強度，1000C以上，涂料形成可流動的液相，滲入到本體的毛細管內，強度人人提高。采用無機-有機復合結合劑，既可保證低溫的粘附與潤濕，又可保證整個溫度范圍的結合界面。涂有涂料的試樣不同溫度的性能列于表26o表26、涂有涂料試樣不同溫度的性能試樣性能，溫度200&CXlh400CXlh600CXlh800CXlh1000aCXlh1200CXlhAl：0rC樣氣孔率，%氧化層厚，mm0.130.117.41.2一一0抗折

53、強度,MPa失重率，%0.20.20.32.44.053.53.53.02.01.805104070料園角溫度（始熔）1140C,半球溫度（熔化）1250C,扁平二格溫度（流動）1340C,涂料熱膨脹系數(shù)a二6.33X10”,Al：03-C試樣熱膨脹系數(shù)a二6.55X10”?；鸩牧闲畔⒕庉嫴拷榻B了一種ZrOz-CaO-SiO：系熱輻射涂料。其組成為：基體材料一含錯材料,由ZrO：,皓英石，增黑劑（過渡元素氧化合物）組成的燒結料，粉碎成400io此粉料與SiO：,SiC和高嶺土組成的300目粉料按比例配制成涂料的基體材料；結合劑，磷酸二氫鋁：硅溶膠：水溶性聚乙烯醇二6:3:1（質量比），PH二3

54、；添加劑：分散劑六偏磷酸鈉；防沉降劑，竣甲基纖維素和鈦白粉：成膜劑，龍麻油。該涂料工作溫度為800-1450C,紅外波段性能，平均熱輻射率0.9。用途，電熱加熱爐和燃氣加熱爐內襯的熱輻射涂層，可節(jié)能10%。曉兵等（研究了磷酸對鑄造涂料高溫強度的影響。在常溫條件卞，磷酸可與弱堿性和無定形氧化物反應，其生成物具有較強的膠結性能。磷酸與酸性或中性氧化物，如SiO=,ZrO：,AL03等在常溫下一般不發(fā)生反應，必須經過熱處理或促凝劑，才能使磷酸或磷酸鹽與這些氧化物反應，產生膠結性能。試驗原料與配方：鋁磯土（320目）100%,安邱鈣基膨潤土（碳酸納5%活化）3%,磷酸10$,混合均勻。該涂料8h懸浮穩(wěn)

55、定性95%,靜置更長時間懸浮穩(wěn)定性不再下降，不結塊沉淀，涂刷性和流淌性等工藝性能較好，涂料的固含量高。試驗了各種促凝劑對涂料固化的影響，效果都不明顯。應釆用熱處理方式進行固化。制樣：將涂料按配比（鋁磯土100%,膨潤土3%,磷酸0,5,10%）制成涂料膏，在鋁制芯模盒中成型，干燥后脫模，試樣尺寸48X12X5.0-5.8mm0用涂料抗彎強度測定儀測涂料試塊的強度，不同磷酸加入量，溫度，保溫時間對涂料試塊強度的影響，示于圖23和圖24。43SBSSS4f-J.C20250A5OttttSffl23、磷酸加入量和熱處理溫度對涂料強度的影響圖24、熱處理時間對涂料強度的影響據(jù)上述結果綜合考慮確定，磷

56、酸加入量10%,熱處理溫度450C,時間4h,會使涂料具有最好的強度。昭武等“”研制了一種焦爐用修補料。其抹補料的配比：高鋁粉90%粘土10%,磷酸30$（比重1.4）,一般酸與水比例1：4；噴補料的配比：高鋁粉90%,粘土10$,磷酸40%。施工方法：抹補法，清理干凈墻體表面石墨，采用自卞而上的方法抹補，要抹平，壓實，保持砌體平整統(tǒng)一：噴補法，工作風壓0.15-0.20MPa,噴嘴距離150-250mm,噴層厚度5-10mm,噴補時間盡量快，減少急冷急熱時間。噴補法效果好于抹補法。劑對焦爐用熱修補料進行了配方改進研究。新配方：高鋁粉（A1O759085-90%,粘土生料粉10-15%,磷酸。

57、磷酸結合的泥料,從脫水開始至900C,強度逐漸提高,100C8MPa,900C13MPa特別在中溫處理強度尤為顯著。1000C開始強度呈下降趨勢，主要由A1P0；晶型轉化引起，但是其與硅磚中石英晶型轉化一致（見圖5）,故熱修補料與硅磚爐墻的膨脹或收縮比較接近，這就減小了磷酸泥料涂層與硅磚墻面之間的內應力，從而使修補料掛料時間能夠延長。實踐表明此溫度范【韋I涂料也呈良好的耐磨性與抗侵蝕性。磷石英型磷酸鋁為矛頭狀雙晶結構，在高溫條件卜不會因晶型轉化引起嚴重變形，且失重小，收縮小，接縫嚴密，結構強度得到提高。3.3澆注料我國耐火材料工作者于20世紀60年代就開始了磷酸鹽高鋁質耐火混凝土的研究，采用I

58、,I【等高鋁磯土熟料做骨料和摻合料（細粉），以正磷酸為膠結劑，表27列出了我國正磷酸膠結的高鋁質耐火混凝土的配比，表28列出了高鋁質耐火混凝土的物理性能。表27我國正確酸膠結的高鋁質耐火混凝土配比產地高鋁骨料高鋁摻合料正磷酸（外加）促凝劑（外加成型方式等級等級等級用量濃度用雖種類用雖鞍山I70II305015磯土水泥2.8-3.0摭動沈陽I70I304512磯土水泥2.0振動北京I70I3040-6015-18搗打太原I70I305014磯土水泥2.0摭動28我國正磷酸膠結高鋁質耐火混凝土的物理性能產地荷重軟化溫度。C線變化1400C熱膨脹系數(shù)X1020-900&C熱穩(wěn)定性，次數(shù)8500水冷體

59、積密度g/cms1400C丸氣孑L率M處理耐壓強度MPa0.6%4%40%鞍山1390-14201400-14300-0.16.S-7.12530.6沈陽12901550+0.102543.2北京1300-13501400-1530+1.05.0-6.S80(1000)29.030-40.0太原1200143014902.7020.632.3咐火度約在17701800C之河。陽耐火材料研究院曲研制的磷酸結合的高鋁質耐火澆注料配比與性能列于表29。配比：I等高鋁磯土熟料顆粒W7mm70%,I等高鋁磯土細粉200目30%,促凝劑高鋁水泥2-3%,濃度50%的磷酸11%。表29高鋁質磷酸結合的澆注料

60、性能溫度X小時線變化抗折強度MPa耐壓強度MPa體積密度g/cm3U0CX20h0.189.831.52.835OOCX3h0.0210.538.52.82135OCX3h0.0610.441.72.79禧時研究了液體磷酸二氫鋁結合劑對高鋁質澆注料（原料為一級高鋁熟料，粘土熟料和生粘土）性能的影響，結果如下：1）磷酸二氫鋁（P：O5/A12O3=3）結合的高鋁質澆注料抗折強度和抗熱震性明顯好于水玻璃結合（模數(shù)2.4-2.8,比重1.36-1.38g/cm3）和硫酸鋁結合（濃度33-45%,比重1.2-1.3g/cm3）高鋁質澆注料。2）磷酸二氫鋁溶液制備用的磷酸濃度為65%,且摩爾比巴0/1：