硅灰對(duì)耐火澆注料性能的影響

摘要:本文主要論述了硅灰的性能及作用機(jī)理,討論了硅灰和α-Al2O3微粉對(duì)耐火澆注料加水量、成型性能、強(qiáng)度和抗渣性能的影響。結(jié)果表明:(1)兩種微粉配合使用,材料性能較好;(2)單獨(dú)使用一種微粉時(shí),硅灰效果優(yōu)于α-Al2O3微粉;(3)當(dāng)α-Al2O3微粉用量一定時(shí),增大硅灰,水用量顯著降低;(4)本試驗(yàn)條件下,超微粉適宜用量:硅灰 6%,α-Al2O3微粉 2%,此時(shí)加水量、成型性能、強(qiáng)度和抗渣性能最優(yōu)。
1. 前言
  在研制開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的過(guò)程當(dāng)中,作者遇到了超微粉的使用問(wèn)題。
  超微粉對(duì)耐火材料性能的影響非常大,是配制低水泥系列澆注料的技術(shù)關(guān)鍵。超微粉的品種選擇是否得當(dāng),其用量是否適宜,直接關(guān)系到耐火澆注料的使用效果。為此本文詳細(xì)論述了超微粉的作用機(jī)理及其對(duì)耐火澆注料性能的影響,最終為新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)選取了超微粉的最佳用量。
  眾所周知,傳統(tǒng)水泥耐火澆注料,由于水泥用量較高,能夠獲 得足夠的常溫強(qiáng)度。但是,中溫時(shí)水泥的晶型轉(zhuǎn)變會(huì)使強(qiáng)度顯著降低;且水泥會(huì)帶入3~10%的CaO,與料中的SiO2和α-Al2O3反應(yīng),生成低熔點(diǎn)的鈣長(zhǎng)石(CAS2)或鈣鋁黃長(zhǎng)石(C2AS),從而導(dǎo)致了材料高溫強(qiáng)度和抗侵蝕性的降低。而超微粉和高效外加劑的引入,則可以大大改善這種狀況。能夠配制出性能優(yōu)良的低水泥、超低水泥和無(wú)水泥澆注料。該類(lèi)材料觸變性較好,中溫強(qiáng)度不下降,性能優(yōu)良,已廣泛應(yīng)用于冶金、建材、石化、電力等各個(gè)領(lǐng)域,獲得了良好的使用效果。
2.超微粉的性能及作用機(jī)理
2.1超微粉的性能 
  超微粉技術(shù)是低水泥系列耐火澆注料的關(guān)鍵技術(shù),通常以5μm作為分界線(xiàn),≤5μm 的粉料稱(chēng)為超微粉,>5μm的粉料叫做微粉。 超微粉和微粉品種較多,其中最常用的是硅灰和α-Al2O3微粉。
  硅灰又稱(chēng)活性SiO2、微SiO2,是生產(chǎn)金屬硅或鐵合金的副產(chǎn)品,呈中空球狀,有活性。摻加硅灰的澆注料凝結(jié)后,SiO2表面形成的硅醇基(—Si—OH),經(jīng)干燥脫水架橋,形成了硅氧烷[—Si—O—Si—]網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而發(fā)生了硬化。在硅氧烷網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,硅與氧之間的鍵,隨著溫度的升高而不斷裂,因此強(qiáng)度也逐漸提高。在高溫下硅灰還與α-Al2O3反應(yīng),逐步形成莫來(lái)石化,產(chǎn)生體積效應(yīng),抵消耐火澆注料的部分體積收縮,這有利于強(qiáng)度的提高。
  α-Al2O3微粉系用工業(yè)氧化鋁煅燒后制成的。其特點(diǎn)是分散性好,顆粒小,高溫下易于燒結(jié)且體積效應(yīng)小。
2.2 超微粉作用機(jī)理
  超微粉作用機(jī)理非常復(fù)雜,但基本機(jī)理是填充和潤(rùn)滑。超微粉填充骨料與粉料間的空隙,使水用量降低;成型體排除水分后,留下的孔洞也較少,這樣就可以提高體積密度和降低顯氣孔率,從而改善材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,優(yōu)化材料性能。另外,超微粉粒子表面能吸附分散劑而形成水膜層,提高了潤(rùn)滑作用,加大了流動(dòng)性,也可以?xún)?yōu)化材料性能。
3. 試驗(yàn)
3.1 原料 
表1. 主要原料理化指標(biāo)
                 Al2O3 SiO2 Fe2O3 Na2O CaO 燒失
特 級(jí) 礬 土 87.57 — 1.32 0.069 — —
硅  灰           1.48 91.54 — — — 2.46
α-Al2O3微粉 99.78 0.06 0.04 — — 0.04
純鋁酸鈣水泥 71.0 — — — 18.0 —
3.2 基本配方
表2.基本配方 
   a b c
特級(jí)礬土 75 75 72
粉 料A+B 19 19 19
純鋁酸鈣水泥 2 2 2
硅   灰 4 0 5
α-Al2O3微粉 0 4 2
分 散 劑 0.2 0.2 0.2

3.3 制樣及樣塊熱處理方式
a. 40×40×160mm  用于測(cè)量強(qiáng)度及線(xiàn)變化
  該試塊振動(dòng)成型后,在室溫下自然養(yǎng)護(hù)24h后脫模,測(cè)定110℃×24h,1100℃×3h,1400℃×3h熱處理后試樣的體積密度、線(xiàn)變化率、抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度。
b. 70×70×70mm坩堝 其上預(yù)留φ30×30mm圓孔,用于做抗渣
試驗(yàn)
該試塊振動(dòng)成型后,在室溫下自然養(yǎng)護(hù)24h后脫模,經(jīng)110℃×24h烘干處理后,于每個(gè)試塊的預(yù)留圓孔中放入25g渣樣(粒度≤3mm),進(jìn)行1500℃×3h熱處理,待試樣自然冷卻后,將試塊沿圓孔中心線(xiàn)縱向剖開(kāi),測(cè)量侵蝕深度,以評(píng)價(jià)抗渣性的優(yōu)劣。
3.4 試驗(yàn)方法
(1) 依照上述基本配方a,保持硅灰4%不變,逐量摻加α-Al2O3微粉:0、2、4、6、8???,同時(shí)降低特級(jí)礬土粉用量,以保持粉料總量不變;
(2) 依照上述基本配方b,保持α-Al2O3微粉4%不變,逐量摻加硅灰:0、2、4、6、8???,同時(shí)降低特級(jí)礬土粉用量,以保持粉料總量不變;
(3) 依照上述基本配方c,α-Al2O3微粉總量保持2%不變,詳見(jiàn)P7表3.配方,作了6組試驗(yàn);
(4) 依照基本配方a及b ,分別成型抗渣試塊。
4. 測(cè)試結(jié)果及討論
4.1 微粉摻量對(duì)加水量及成型性能的影響
(1) α-Al2O3微粉保持一定量不變,隨硅灰摻量增加,用水量呈下降趨勢(shì)
(2) 硅灰保持一定量不變,隨α-Al2O3微粉摻量增加,用水量變化不大,即α-Al2O3微粉對(duì)材料的成型性能影響不大
 (3) 當(dāng)僅用硅灰4%,不摻加α-Al2O3微粉,加水量6%;當(dāng)僅用 α-Al2O3微粉4%,不摻加硅灰,加水量9%;可見(jiàn),硅灰的填充效果及減水性均好于α-Al2O3微粉。
(4) 超微粉的填充效果不僅取決于它的細(xì)度,還與微粉的形狀及活性有關(guān)。硅灰呈中空球狀有活性,其作用優(yōu)于α-Al2O3微粉。
(5)超微粉用量有個(gè)最佳值 超微粉用量過(guò)少時(shí),骨粉料間的空隙未填充滿(mǎn),水用量過(guò)大,體積密度小,顯氣孔率高;當(dāng)超微粉用量過(guò)高時(shí),填充空隙有余,剩余的超微粉需用水,且不密實(shí),顯氣孔率也無(wú)變化;超微粉用量適宜時(shí),摻加的超微粉將全部填充到澆注料的孔隙中而無(wú)不足或剩余,致使包覆的游離水釋放出來(lái),潤(rùn)濕顆粒的表面,使之具有良好的觸變性。在澆注料振動(dòng)成型時(shí),由于內(nèi)粘滯阻力和屈服應(yīng)力的值較小,球型超微粉的運(yùn)動(dòng)摩擦力也小,因此澆注料具有良好的流動(dòng)性。
(6)硅灰的減水性能等雖然優(yōu)于α-Al2O3微粉,但由上可知,兩種微粉配合使用效果更好。在本試驗(yàn)中硅灰加入量6%,α-Al2O3微粉加入量2%,為最佳。
4.2 超微粉用量對(duì)強(qiáng)度的影響
(1)硅灰用量對(duì)強(qiáng)度的影響
α-Al2O3微粉摻量保持不變,隨硅灰用量增加,烘干耐壓強(qiáng)度顯著提高
 (2)α-Al2O3微粉用量對(duì)強(qiáng)度的影響
硅灰摻量保持不變,隨α-Al2O3微粉用量增加,烘干耐壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)

(3)當(dāng)不加硅灰,只加α-Al2O3微粉4%,烘干耐壓強(qiáng)度為9.8Mpa;當(dāng)不加α-Al2O3微粉,只加硅灰4%,烘干耐壓強(qiáng)度為27.4Mpa;可見(jiàn),單獨(dú)使用硅灰的效果優(yōu)于單獨(dú)使用α-Al2O3微粉的效果。
(4)兩種微粉配合使用時(shí),其用量有一個(gè)最佳值。應(yīng)根據(jù)耐火骨料、粉料、水泥的品種、品級(jí)和用量,合理選擇超微粉的品種及確定適當(dāng)用量。同時(shí),應(yīng)注意選取相應(yīng)的外加劑。
 
4.3 α-Al2O3微粉細(xì)度對(duì)材料性能的影響
(1) 烘后強(qiáng)度以第②組最高,第⑤組次之;燒后強(qiáng)度以第⑤組最高,第②組次之。
(2) 第⑤組,即不同細(xì)度的α-Al2O3微粉復(fù)合使用,強(qiáng)度較高;如果只用一種α-Al2O3微粉,可參照第②組采用細(xì)度為5μm的中細(xì)度粉。
表3. α-Al2O3微粉細(xì)度對(duì)材料性能的影響 
編   號(hào) ①  ②  ③  ④  ⑤  ⑥ 
基本配方 c c c c c c
α-Al2O3微粉 (%) 細(xì) 2 0 0 1 1 0
中 0 2 0 1 0 1
粗 0 0 2 0 1 1
耐壓強(qiáng)度 (Mpa) 110℃×24h 51.6 57.2 48.4 52.4 57.6 50.2
1400℃×3h 29.6 27.6 28 20.8 34.8 20.0
抗折強(qiáng)度 (Mpa) 110℃×24h 8.19 9.47 4.68 4.09 6.66 4.68
1400℃×3h 1.63 5.15 2.22 3.98 5.85 1.76
注:細(xì)——細(xì)度為2μm的α-Al2O3微粉   
中——細(xì)度為5μm的α-Al2O3微粉
粗——細(xì)度為800目的α-Al2O3微粉

4.4 超微粉對(duì)材料抗渣性能的影響
(1) 如果材料致密度較高,顯氣孔率較低,熔渣便不易滲入到耐火
材料內(nèi)部,其抗渣性能相應(yīng)也會(huì)優(yōu)良一些。我們知道,在配制低水泥系列澆注料時(shí),只要超微粉使用得當(dāng),便可配制出相對(duì)致密的澆注料,可以提高其抗渣侵蝕性。因此,由基礎(chǔ)配方a及b,做了若干組試驗(yàn),以觀(guān)察其對(duì)抗渣性的影響。
(2) 由試驗(yàn)可知,如果超微粉用量過(guò)高,會(huì)增加材料中游離石英的
含量,致使其渣滲透深度顯著增大,即導(dǎo)致了材料抗渣性的下降。
(3) 如果超微粉用量適宜(在本試驗(yàn)條件下,6~10%左右),材料
抗渣性最好。
5. 結(jié)論
(1) 兩種微粉配合使用,材料性能較好;
(2) 單獨(dú)使用一種微粉時(shí),硅灰效果優(yōu)于α-Al2O3微粉;
(3) 當(dāng)α-Al2O3微粉用量一定時(shí),增大硅灰,水用量顯著降低。
(4)本試驗(yàn)條件下,超微粉適宜用量:硅灰 6%,α-Al2O3微粉 2%,此時(shí)加水量、成型性能、強(qiáng)度和抗渣性能最優(yōu)。

常見(jiàn)問(wèn)題:

  • 微硅粉:微硅粉在混凝土的功效
  • 微硅粉對(duì)耐火澆注料性能的影響
  • 微硅粉在耐火材料中增強(qiáng)增壽作用
  • 微硅粉的回收如何進(jìn)行品質(zhì)控制
  • 使用微硅粉過(guò)程中出出現(xiàn)問(wèn)題的總結(jié)
  • 白色微硅粉,高純鋯硅微粉
  • 硅灰在市場(chǎng)上的作用有哪些?
  • 微硅粉是什么,在哪里領(lǐng)域會(huì)使用到嗎?
  • 微硅粉在混凝土領(lǐng)域,它可以有哪些作用?
  • 微硅粉,硅灰如何選取,和我一起看一下吧
  • 微硅粉的使用領(lǐng)域問(wèn)題,一起來(lái)分析一下吧
  • 微硅粉的好處這么多,這些你都了解清楚了
  • 微硅粉大家有沒(méi)有了解過(guò)?我來(lái)告訴你
  • 什么是加密硅灰?如何生產(chǎn)?
  • 微硅粉市場(chǎng)價(jià)格多少錢(qián)?為什么相差很大
  • 推薦產(chǎn)品:


  • 聯(lián)系電話(huà):0533-5416178   傳真:0533-5417178
    魯ICP備14035407號(hào)-1 魯公網(wǎng)安備 37030202000562號(hào)
    山東博肯硅材料有限公司主要產(chǎn)品: 微硅粉 硅粉 硅灰 手機(jī)版


    賽普森微硅粉客戶(hù)至上品質(zhì)服務(wù)
    客服微信 掃一掃

    賽普森微硅粉客戶(hù)至上品質(zhì)服務(wù)
    賽普森公眾號(hào)
    微硅粉資料大全 客服中心