1.镁质轻质保温浇注料:
开发轻质碱性耐火浇注料是耐火浇注料技术的新发展。其中,轻质镁质轻质浇注料是碱性保温浇注料的重要代表。
通常,镁质保温浇注料是以镁砂颗粒料作为骨料,以镁砂细粉作为粉料配制而成的轻质耐火浇注料。这类轻质耐火浇注料所用的结合剂主要选用硅酸钙水泥(CA-70C、CA-80C)、活性氧化铝超微粉(包括p-Al2O3)和二氧化硅超微粉(uf-SiO2)或者两者并用等。浇注料中镁砂颗粒料的最大粒径为1mm,通常采用自然粒径或者分级级配,同时添加起泡剂。有时为了提高材料的性能,还添加了外加剂或者外加物。
uf-SiO2结合的轻质镁质耐火浇注料,基本上按上述要求配制的混合料,然后采用轻质氧化铝制品(砖)的生产工艺制备出uf-SiO2结合的镁质轻质保温浇注料(制品)。下表列出了uf-SiO2结合的镁质轻质保温浇注料的性能。
镁质轻质保温浇注料的性能指标
项目 | 值 | |
耐压强度/MPa | 110℃ | 12 |
1500℃ | 21 | |
抗折强度/MPa | 110℃ | 5 |
1500℃ | 9 | |
热导率/W·(m·K)-1 | 1100℃ | 0.9 |
化学成分(质量分数)/% | MgO | 89 |
SiO2 | 7 | |
体积密度/g·cm-3 | 1.83 | |
最高使用温度/℃ | >1600 |
2.铝酸钙多孔轻质保温浇注料:
(1)CA6的合成:
通常,CA6是以CaCO3或者Ca(OH)2和Al2O3或者活性Al2O3或者Al(OH),或者纯铝酸钙水泥为初始原料,按CA6中CaO和Al2O3的化学计量比例配料并混合均匀后进行人工合成,所以CA6属于合成材料。
但如图3-7所指出的那样,采用电熔工艺是难以获得单纯CA6材料的。因此,现在合成CA6的方法都是采用高温烧结合成工艺。
按CA6中CaO和Al2O3的化学计量比例配料进行细磨并混合均匀,压块或成球后,通过高温反应烧结工艺进行合成。在烧结过程中,1100℃时已开始生成CA6,1300℃以后CA6大量形成,其形成速度很快,1550~1600℃反应生成CA6的过程基本完成。
烧结过程中的化学反应式如下:
6Al2O3+CaCO3=CA6+CO2 (1)
或12Al(OH)3+Ca(OH)2=CA6+19H2O (2)
或4Al2O3+CA2=CA6 (3)
采用高温或者超高温烧结合成的CA6耐火原料,在国外市售的主要有三种产品:由德国Almatis生产的铝酸钙材料,牌号为LSA一92和Bonite,以及由德国CALSITHERM生产的铝酸钙材料,牌号为CALSITHERM。
LSA-92是Almatis在1998年开发的以CA6为主晶相的高纯微孔轻质骨料,体积密度为O.75g/cm3,化学成分为:89%~91%Al2O3,7.7%~9.O%CaO,0.15%SiO2,<0.5%Fe203,<0.25%(Na2O+K2O),其晶粒呈各向异性生长,晶粒沿基面优先长大,具有片状或平板状结晶形貌,徽孔尺寸在l~5μm之间,在25~1400℃时的热导率为0.15—0.5W/(m·K)。
博特耐(Bonite)为致密CA6耐火材质,它不仅可用作骨料,而且还可以以细粉形式加入耐火浇注料中。
CALSITHERM是应用勃姆石的水热结晶和作为形成CA6的条件的原料向CA6水合物的化学转变研究的结果制成的,因为这些技术非常适合生产多孔材料。具体的制备工艺是将富铝原料经过水热处理后固化(预烧过的颗粒与水泥结合或者在水热过程中固化),在1100~1300℃或者1600℃(依据原料预烧温度)烧成。
在相同气孔率条件下,隔热材料的气孔孔径越小,其热导率就越低。具有大量封闭微孔CA6,其微孔径大多在1~3μm。用高纯CA6骨料制成的轻质隔热浇注料,在200。800C时的热导率仅为0.30~320.35W/(m·K),而刚玉(约98%Al2O3,体积密度为1.2g/cm3)质隔热材料的热导率通常在0.55~0.80W/(m·K)。
CALSITHERM属于多孔结构的耐火材质,其特点是具有良好的热震稳定性和低的热导率,因而存在广泛的应用阵地。
(2)CA6微孔耐火保温浇注料制品:
VanGarsel等人开发的CaO·6Al2O3微孔轻质耐火制品是以SLA-92作骨料,加入氢氧化铝粉、铝酸钙水泥或磷酸盐为结合剂制造的轻质隔热浇注件。振动成型后在室温下养护24h(相对湿度不小于90%),在110℃×24h烘干。烘干试件于1500℃×5h烧成后的体积密度为0.92~1.03g/cm3,常温抗折强度为2~8MPa;烘干试样在1400℃×14h烧成后约有0.2%(水泥结合)的收缩,或者0.2%~0.8%的膨胀(磷酸盐结合),但强度没有明显变化。烘干试样在1500℃×14h烧成后的微孔尺寸和气孔率仍保持稳定,平均气孔尺寸为1~3μm,显气孔率为65%~70%,300~1400℃的热导率仅为0.33W/(m·K);烘干试样即使在1700℃烧成,虽有10%的收缩,但并没有熔融现象。
上述结果表明,采用浇注工艺生产的CA6微孔轻质耐火制品具有很高的耐火度,隔热、抗热震性和体积稳定性都很高,作为铝工业炉的隔热保温耐火材料是合适的。
科瑞耐材浇注料厂家制作的高性能轻质保温浇注料,是由主要原料(一般是骨料、空心球料、高质熟料或微孔料以及轻质陶粒等),结合结合剂、外加剂(主要为气泡计等)调配而成。