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耐火泥浆

作者:admin 发布日期: 2020-12-08 二维码分享

耐火泥浆是用于砌筑定形耐火制品的接缝材料,它是由耐火粉料、水或液态结合剂和外加剂(如分散剂、塑化剂、稳定剂或保水剂)等组成的,是一类含高浓度固体粒子的膏状浆体(或称浓悬浮液),具有宾汉流体特性。其固体/液体质量比约为(70~75)/(30~25),而固体/液体体积比则是随耐火粉料的比重之不同而不同约为(35~50)/(65~50)。一般是用抹刀涂抹法施工。

一般说,耐火泥浆的化学性质要与所砌筑的耐火制品的化学性质相似,因此与耐火制品的分类相同,有硅质、半硅质、黏土质、高铝质、刚玉质、锆英石质、镁质、镁铝质、镁铬质、含碳和/或碳化硅质等泥浆。按所加入的调和液的性质,又可分为水系泥浆(用水和液态化学结合剂调制)和非水系泥浆(用液态有机结合剂调制)。但现在也有不加液态调和液的干式火泥作接缝料,称为干性火泥。此外,按耐火泥浆的功能又可分为隔热耐火泥浆、防缩耐火泥浆和缓冲耐火泥浆等。

(1)硅质耐火泥浆

硅质耐火泥浆是由硅石粉、硅砖粉、塑性黏土、结合剂和外加剂配制而成的。硅石粉主要晶相为β-石英,加热过程中β-石英会产生晶型转变,体积不稳定。而硅砖粉是用经过高温煅烧的硅砖或废硅砖,经过磨细而制得,因此用硅砖粉与硅石粉经过合理的搭配可以控制硅质耐火泥浆的荷重软化温度和加热过程的线变化率,而制得符合要求的硅质泥浆。

硅质耐火泥浆的作业性和结合强度要靠结合剂和外加剂来调整,如同生产硅砖时所采用的石灰乳、铁鳞、木质素磺酸盐等矿化剂和结合剂来调节其作业性能和物理性能。也可采用化学结合剂,如水玻璃、磷酸盐溶液等作为硅质耐火泥浆的结合剂,来提高烧后的结合强度。

硅质耐火泥浆的硅质材料粒度范围为:0~0.5mm,其中0.5~0.074mm占40%,小于0.074mm占60%。现在为改善硅质耐火泥浆的作业性和烧结性,也可掺加少量高纯度氧化硅微粉(烟尘硅,SiO2不小于98%,粒度小于1μm)。

硅质耐火泥浆主要用于砌筑高炉热风炉、焦炉炭化室、玻璃熔池和旋顶等。随砌筑的窑炉及砌筑部位部位不同,其理化性能要求也有差异。如高炉热风炉用的硅质泥浆其SiO2大于94%,0.2MPa荷重软化开始温度不低于1600℃,玻璃窑用的硅质泥浆SiO2含量为94%~96%,荷重软化开始温度为1600~1620℃,而焦炉用硅质泥浆SiO2含量为85%~92%。荷重软化开始温度为1420~1500℃。

(2)硅酸铝质耐火泥浆

硅酸铝质耐火泥浆包括有黏土质、莫来石质和高铝质耐火泥浆。根据材质不同,这类耐火泥浆分别用黏土熟料、烧结或电熔莫来石、高铝矾土熟料、烧结或电熔刚玉制成粉料,与软质黏土、结合剂和外加剂配制而成。一般硅酸铝质耐火泥浆中都加有软质(塑性)黏土,加入软质黏土的目的在于改善其作业性,如铺展性和粘附性等。也可用氧化硅微粉(烟尘硅)取代软质黏土来改善作业性,而且可降低耐火泥浆的烧结温度。

硅酸铝质耐火泥浆一般不加结合剂,但为了提高结合强度,则必须加入结合剂。所采用的结合剂有两个系列:(A)硅酸盐系列,即不同模数(SiO2/Na2O)的水玻璃;(B)磷酸盐系列,如酸性磷酸铝、聚磷酸盐等。结合剂的加入量可根据使用要求调节。一般说,随着结合剂加入量的提高,其烧后结合强度也提高,但在高温热态下的强度却相反,这是因为加入结合剂会导致高温下泥浆中的液相量增大。

硅酸铝质泥浆中的外加剂包括有降水剂,稳定剂,增塑剂和防缩剂等。降水剂(减水剂)可采用聚磷酸盐、聚丙烯酸钠、亚甲基萘磺盐等。稳定剂是防止调制好的泥浆在静置过程中发生固液分离(固体粉料发生沉淀)的加入物,一般用有机高分子化合物作为稳定剂,如甲基纤维素、羧甲基纤维等,也可通过加酸或碱调节泥浆的pH值来获得稳定的悬浮液(泥浆)。加入增塑剂目的在于改善泥浆的铺展性和防止发生流淌。一般采用吸水率较大的塑性黏土作为增塑剂,也可采用一些有机高分子化合物来提高塑性。防缩剂是防止耐火泥浆高温烧结收缩的加入物,在硅酸铝耐火泥浆中,一般用蓝晶石粉、石英粉作为防缩剂。硅酸铝质泥浆的粒度范围一般为0~0.5mm,0.5~0.074mm占50%,小于0.074mm占50%,粒度组成也可根据使用要求来调配。

硅酸铝质耐火泥浆为水系耐火泥浆,它们不宜用于砌筑炭砖(块),因为水系泥浆在烘炉和使用中挥发出的水蒸气对炭砖砌体有破坏作用。因此必须采用非水系耐火泥浆。非水系硅酸铝质耐火泥浆是用液态有机结合剂结合的,多数采用液态酚醛树脂来调制,用无水乙醇调节酚醛树脂黏度。非水系硅酸铝质耐火泥浆主要用于作高炉炉缸、炉腹等部位耐火制品砌体的接缝料。

(3)碱性耐火泥浆

碱性耐火泥浆是用于砌筑碱性耐火制品的接缝材料,包括有镁质、镁铝质、镁铬质和镁硅质等耐火泥浆。碱性耐火泥浆是用烧结或电熔镁砂、或合成原料(如镁铝尖晶石、镁铬尖晶石)、或废镁砖、废镁铬砖等破粉碎后制成的粉料,加结合剂和添加剂配制成的。制备泥浆的粉料粒度组成与其他耐火泥浆相似,是由0.5~0.074mm和小于0.074mm两种粒度配制而成的,其配合比为(70~75):(25~30)。

由于碱性耐火泥浆中含有MgO,而MgO与水接触时易发生水化反应生成Mg(OH)2,产生体积膨胀,而加热后又会脱水分解成MgO,因此用水调制碱性泥浆在使用中易发生胀裂而失去结合强度。所以碱性耐火泥浆不能单独采用水来调制,而必须采用能与镁砂(MgO)反应生成复合盐的液状化学结合剂或非水系有机结合剂来调制。另一方面必须注意的是:碱性耐火泥浆也不能用酸性化学结合剂(如磷酸、磷酸二氧铝)来调制,因为酸性化学结合剂与MgO反应速度很快,会出现瞬凝现象,使泥浆失去作业性而无法使用。

碱性耐火泥浆用的化学结合剂有氯化镁(卤水)、硫酸镁、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硅酸钠(水玻璃)等,用这些化合物的水溶液调制的碱性耐火泥浆均具有一定的作业时间,而且凝固后均具有一定的结合强度。但较普遍采用的是卤水和聚磷酸钠结合剂。非水系碱性耐火泥浆是用液态酚醛树脂来调制,用无水乙醇来调节其作业性能。

碱性耐火泥浆尚无统一的物理性能指标要求,均为根据使用要求来调配,在行业或企业标准中之规定其主要化学成分含量。

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