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耐火可塑料的制作工艺

作者:admin 发布日期: 2020-12-07 二维码分享

采用捣固法施工的具有一定可塑性的耐火泥料称为耐火可塑料。耐火可塑料一般要制成泥坯状使用,施工时用捣锤捣打会产生塑性变形而不发生破裂或塌落,作用力解除后仍能保持变形后的形状。在美国ASTM中,规定用可塑性指数测定仪测定时,变形指数大于15%者为可塑料,小于15%者为捣打料。在我国国标中规定:变形指数在15%~40%之间为可塑料。严格说耐火可塑料应当是一类半硬质的湿式塑性材料。可塑性指数大于40%时,保形性不好,受捣打震动作用易发生塌落,可塑性指数小于15%,捣打时易发生碎裂,难以捣固密实。

耐火可塑料的组成与其他不定型耐火材料相似,是由耐火骨料和粉料、结合剂和增塑剂组成的,根据使用要求不同可以加有特殊外加剂,如保存剂、防缩剂、防冻剂等。

耐火可塑料的品种主要是根据所采用的结合剂和主材料的材质来分类,如按结合剂分类有黏土结合可塑料、磷酸结合可塑料、硫酸铝结合可塑料,焦油-沥青或树脂结合可塑料等。按材质分类有硅质、黏土质、高铝质、刚玉质、锆英石质、含碳和/碳化硅质、镁质以及镁铬质等,也就是说各种性质的耐火原料均可制成相应的耐火可塑料。但大量使用的耐火可塑料主要是硅酸铝质(黏土质和高铝质)可塑料。

(1)黏土结合可塑料

以可塑性黏土为结合剂,有黏土熟料或高铝熟料加工制成的具有一定粒度组成的骨料和粉料,和外加剂组成的混合料,经加水混练成泥料,再经加压或挤压成具有一定可塑性的砖坯状称为黏土结合可塑料。黏土结合可塑料的特点是:具有较好的抗热震性和抗剥落性能。

作为可塑料结合剂的结合黏土,多采用球黏土、木节黏土、高岭土。一般要求结合黏土本身具有较好的可塑性和烧结性,黏土中的胶体微粒子要多、吸湿大、含腐植质要适当,伴生的矿物中非胶质物要少、碱含量要低。黏土粒子要呈扁平状,以增大粒子间接触面积。也可加入增塑剂来提高结合黏土的可塑性,增塑剂应当是表面活性物质,它能吸附与黏土粒子表面或超细粉粒子表面而形成粒子间可滑移的相互连接键。可作为结合黏土增塑剂的物质有木质素磺酸盐、甲基纤维素、羚甲基纤维素、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、萘磺酸盐等。但采用增塑剂时,必须通过试验来验证其对可塑性能的影响,因为有的增塑剂会影响可塑性的保存期和其他物理性能。

黏土结合可塑料的配料组成一般是:耐火骨料55%~65%,耐火粉料20%~30%,结合
(软质)黏土10%~15%。耐火骨料允许的.大粒径为8mm,骨料粒度组成为8~5mm,35%~40%;5~3mm,30%~35%;<3mm,25%~30%。耐火粉料的粒度要求小于0.074mm占90%以上。结合黏土粒度应小于0.074mm占95%以上。防缩剂(如蓝晶石或石英)一般是以耐火粉料加入。

黏土结合可塑料主要用于作轧钢加热炉的炉顶和炉墙衬体,也可用于作各种热处理炉的内衬。作加热炉的内衬时,一般使用寿命可达5年以上;作加热炉预热段的内衬,使用寿命可达10年以上。

(2)磷酸结合可塑料

以磷酸或酸性磷酸铝作结合剂,用黏土熟料、高铝熟料或刚玉作集料。加塑性耐火黏土和保存剂配制而成的塑性泥料称为磷酸结合可塑料。磷酸结合可塑料的特点是具有较好的中高温结合强度,耐磨性和抗热震性能好。

用磷酸或酸性磷酸铝作结合剂时,由于磷酸根会与可塑料基质中的塑性黏土、或高铝粉料、或刚玉细粉中的活性Al2O3反应,生产不溶性的正磷酸铝(AlPO4·xH2O)沉淀物而导致可塑料过早硬化,使可塑料失去可塑性而无法施工,因此须加保存剂。试验证明可延缓磷酸结合可塑料发生过早硬化的保存剂有:草酸、柠檬酸、酒石酸、乙酸丙酮、5-硫酸水杨酸等,其中以草酸保存效果较好,随其加入量的不同(1%~4%),保存期可由6个月延长至1年左右。

此类可塑料的骨粉和粉料粒度组成与黏土结合可塑料相似。其增塑物质(剂)主要用塑性黏土,也可采用有机增塑剂。磷酸结合可塑料的组成:耐火骨料大于100μm,53%~65%,耐火粉料小于100μm,35%~45%。结合剂用密度1.20~1.35g/cm³的磷酸溶液,加入量为9%~11%,并配加有少量的防缩剂和保存剂。

在生产磷酸结合可塑性料坯时,应采取二步混练工艺,..步先用相当于磷酸溶液总需要量的60%与耐火骨料、粉料和塑性黏土在一起混练,混均匀后进行困料24h,以使耐火集料能充分吸附磷酸溶液,并使耐火集料中含有的金属铁(由破粉碎时带入的)能与磷酸根充分反映放出H2气。然后进行第二步混练,混练时加入保存剂和余下的约40%磷酸溶液。混均达到所需可塑性指数时,再压制或挤压成坯,并用塑料膜将坯体密封存放。用磷酸铝溶液作结合剂、用刚玉作骨料、用α-Al2O3细粉和微粉作粉料可制备高温耐磨可塑料。

磷酸铝或磷酸结合可塑料在冶金、石化、电力和机械工业等工业窑炉上有广泛用途,主要用于作耐热震、耐冲刷、耐磨衬体,如作加热炉的烧嘴,水泥回转窑的出料口,竖窑加料口、高温旋风分离器等内衬。


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