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         高鋁水泥與磷酸鹽結合劑在耐火澆注料的使用

         

        磷酸鹽結合劑的物理化學性質

             無水純凈的磷酸為無色的斜方柱狀晶體,易溶于水,熔點42℃,P205=72%。磷酸一般為無色粘稠的液體,是不揮發非氧化性中強酸。磷酸為高沸點的三元酸(k1-7.1X10-3,k2=6.3X10-8、k3=4.4×10-3),與大多數金屬易迅速反應,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。

        磷酸二氫鋁

            磷酸二氫鋁膠結劑是由磷酸(HPO1)和氫氧化鋁A1(OID為原料配制的:將15.9g的磨細的A1(OlD)3與濃度為60%(比重1.42g/cm)的100gHO,混合后,加熱到60-80℃,約1h,或煮沸8-10min。正磷酸(HPO1)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=A1O/PO100%(克分子)。正磷酸HPO的中和程度最小Nm=0,磷酸鋁APO的中和程度最大Nm=100%。中和程度對磷酸鹽膠結劑的膠凝性能影響最大,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=35-48%水分不大于60%的膠結劑的膠凝性為最好中和程度Nm〈30%的磷酸鋁是透明的粘稠液體,Nm=30-70%的是乳白色的粘稠懸浮液。大多數人認為磷酸鋁溶液是由HA1(PO1)22H0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。

        磷酸鹽結合的高鋁質耐火材料膠凝硬化和增強機制

            磷酸鹽結合的高鋁水泥質耐火材料的硬化機理是磷酸鹽膠結劑與物料的化學反應和黏附膠結的結果;瘜W反應是由于生成含水的磷酸二氫鋁,磷酸一氫鋁以及它們的聚合作用。膠結劑中的正磷酸和磷酸鹽完全中和時則生成不溶于水的磷酸鋁,從而材料具有強度。

            膠結劑中原有的或新生成的不同中和程度的磷酸鹽起初在材料中處于膠體狀態,而材料顆粒表面上存在一層磷酸鹽或正磷酸鹽的膠體薄膜,起黏附作用,但強度較低。在干燥過程中,材料受熱而失去物理水和部分化學結合水,提高了磷酸鹽的濃度。同時,加熱過程中磷酸鹽與氧化物反應,磷酸二氧鋁轉化為磷酸一氫鋁,這樣材料由黏附作用轉化為化學作用。

            加熱有助于膠結劑中產生新的化合物,也提高了黏附性能,且膠體狀的磷酸鹽轉變成結晶狀的,因此,材料強度得到提高。隨著加熱溫度提高,強度進一步提高,是由于形成AIPO4和A1の2的鏈狀和環狀四面體構成聚合骨架的結果。

            磷酸鹽結合的高鋁質耐火材料在中溫下(300-1000℃)加熱實際上沒有強度損失,或損失不大。這是因為化學結合水是逐漸失去的,磷酸鹽膠結作用逐漸被陶瓷結合作用所代替的緣故。些磷酸鹽在1000-1200C由結晶狀態轉化成液相,在此溫度范圍內材料存在液相是有利的,它可以加速材料的低溫燒結,提高材料的強度。

        磷酸鹽結合的高鋁質不定形耐火材料

            我國于70年代初研制了性能優良的用于砌筑高爐用的高鋁磚的701泥漿。其配比為,A2O3含量>70%的高鋁礬土熟料,粒度要求<0.125mm,其中<0.088mm占65-80%,結合劑為濃度85%,比重1.7的工業磷酸15-17.5%(外加),增塑劑為濃度1-4%的牛皮膠水18-24%(外加)。環境溫度20℃,以上,泥漿經24h困料后即可使用。

            該泥漿還可用于焦爐噴補。701泥漿性能如下:耐火度>1770℃,抗渣,抗鐵性能均優于鋁酸鹽水泥,熱膨脹率與高鋁磚近似,加熱到1400C為1~-1.2%:加熱到300℃以上就具有一定的粘結強度,1400℃燒后冷態強度為4.0-12.0MPa:1350℃的熱態粘結強度為1.2-5.0MPa:該泥漿保水性好,採磚時間(粘結時間)20-30s不流淌,無花臉和空隙。

         

         

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