镁铝尖晶石耐火浇注料从原料组合的角度分析,当MgO/Al2O3>1(摩尔比)时,镁铝尖晶石耐火浇注料中,其Al2O3源可以采用Al2O3(方镁石)或者Spinel(尖晶石)或者两者并用。因此,镁铝尖晶石耐火浇注料应该包括MgO-Al2O3耐火浇注料、MgO-Spinel耐火浇注料和MgO-Spinel-Al2O3耐火浇注料三大类型。
下文由耐火材料厂科瑞耐材搜集分享的,镁铝尖晶石耐火浇注料制品的陈品分类以及使用性能。
镁铝尖晶石耐火浇注料需要严格控制SiO2含量,因为它会使该类材料的高温性能严重下降。例如,以3%uf-SiO2为结合剂的MgO-Al2O3-Spinel耐火浇注料,若接骨料(MgO):基质[MgO-Spinel(Al2O3-SiO2)]=70:30配料,则基质中SiO2含量高达10%,其液相出现的温度将会由2050℃下降到1710℃,如下图所示。
10SiO2/90Al2O3-10SiO2/90MgO等组成截面图
上述情况说明:采用活性氧化铝(超微粉,包括水合Al2O3、p-Al2O3)作结合剂时便可提高材料的高温性能。不过,MgO+Al2O3→Spinel的过程伴有体积膨胀,这会导致体积稳定性问题的发生。通常,这一问题可以通过选择适当Spinel含量以及Al2O3含量和适当Al2O3颗粒大小(尺寸)来控制。Al2O3含量(包括5%水合Al2O3结合剂在内)对MgO-Al2O3耐火浇注料的体积稳定性的也有一定的影响。该耐火浇注料以镁砂为骨料,MgO-Al2O3为基质,水合Al2O3为结合剂,同时加入絮凝剂和缓凝剂(包括高效螯合剂)。这类耐火浇注料经1600℃烧成后不产生收缩,当Al2O3含量为5%~10%(包括5%水合Al2O3结合剂在内)时,材料的体积相当稳定。
此外,MgO-Spinel(尖晶石)耐火浇注料对于中等碱度熔渣的侵蚀具有较高的抵抗能力,但却容易被富CaO熔渣所侵蚀。
虽然Al2O3微粉对于控制熔渣向MgO-Al2O3耐火浇注料中的渗透是有效的,但却需要较高的Al2O3含量,并用熔融石英对于控制熔渣向MgO-Al2O3耐火浇注料中渗透的效果更佳。
熔渣渗透指数随材料基质中MgO/Al2O3比而变化的情况,在基质中的MgO/Al2O3~0.7时,其渣渗透同渣侵蚀达到平衡,该组成正好接近MgO-Spinel(尖晶石)亚系低共熔点组成区域。由于这种组成物具有良好的蠕变能力,所以材料在高温下产生的热应力小,其抗热震性能高。
坩埚抗渣试验的结果表明,当在MgO-Spinel-Al2O3耐火浇注料中分别加入66Spinel、78Spinel和90Spinel(Spinel前面数字为尖晶石中Al2O3含量)时,以加入78Spinel的综合性能最好。
同时,为了均衡镁铝尖晶石耐火浇注料的PLC,其配方应采用MgO-Spinel-Al2O3耐火浇注料方案。预计,在这种情况下,Spinel类型对材料的抗渣性也会有影响。
以MgO为骨料颗粒而以MgO-Spinel-Al2O3为粉料的耐火浇注料中,其基质中w(Al2O3)/w(MgO)(包括结合剂中的Al2O3)比例是非常重要的配料参数,因为Al2O3+MgO→Spinel伴有体积膨胀。对于加有刚玉粉料的材料来说,w(Al2O3)/w(MgO)>1时,其烧成后的线变化为正值;而再加入Spinel粉使基质的w(Al2O3)/w(MgO)>0.7时,材料则呈线性膨胀,同时亦可克服MgO-Spinel-Al2O3耐火浇注料中温强度偏低的问题。
镁铝尖晶石耐火浇注料性能还受到其基质的w(Al2O3)/w(MgO)比的影响。其强度比值可判断MgO-Spinel-Al2O3耐火浇注料的耐剥落性:当强度比值-1时,材料的耐剥落性最好(1000℃,风冷,循环10次的结果)。图中表明,随着基质的w(Al2O3)/w(MgO)比增大,加入刚玉粉时,材料的强度比降低,而加入Spinel粉时材料的强度升高。加入刚玉粉,当基质的w(Al2O3)/w(MgO)≈1.1~1.8之间时,材料的强度比≈1;而加入尖晶石粉,当基质的w(Al2O3)/w(MgO)≈1.0~1.5之间时,材料的强度比≈1。
上述情况都说明,在MgO耐火浇注料的基质中配置刚玉粉和Spinel粉提高了材料的抗热震性能。原因是Al2O3+MgO→Spinel伴有体积膨胀以及Spinel结构导致基质组织结构产生微裂纹,可消除部分热应力,具有吸收能量的作用,从而提高了材料的抗热震性能。
当基质的w(Al2O3)/w(MgO)≈0.7~1.7时,经1000℃,风冷,循环10次后,其MgO-Spinel-Al2O3耐火浇注料的强度保持率为50%~60%,这说明;在MgO耐火浇注料的基质中配制刚玉粉和尖晶石粉是能够提高材料的抗热震性能的,而且在基质的w(Al2O3)/w(MgO)≈1.1~1.5时,可获得各项综合性能优良的镁铝尖晶石耐火浇注料。
除了镁铝尖晶石浇注料以外,我公司还生产有镁铝尖晶石砖、方镁石尖晶石砖等铝镁尖晶石耐火材料。