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1、上一内容下一内容回主目录第六章不定形耐火材料第六章不定形耐火材料UnshapedRefractories/Monolithicrefractories2022/12/25上一内容下一内容回主目录 由耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂以一定比例共同组成的，不经成形和由耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂以一定比例共同组成的，不经成形和烧成而直接使用或加适当液体调配后使用。也称散状耐火材料烧成而直接使用或加适当液体调配后使用。也称散状耐火材料Bulk Refractories（无固定外形、可制成浆状、泥膏状和松散状）或整体耐火材料无固定外形、可制成浆状、泥膏状和松散状）或整体耐火材料 MonolithicR
2、efractories（可制成无接缝的整体耐火材料）。可制成无接缝的整体耐火材料）。属于节能材料属于节能材料 一、定义一、定义*上一内容下一内容回主目录不不定定形形耐耐火火材材料料始始于于1914年年美美国国出出现现的的可可塑塑料料，1918年年法法国国用用矾矾土土水水泥泥作作结合剂，不定形耐火材料开始了新的时代。结合剂，不定形耐火材料开始了新的时代。不定形耐火材料的发展中，结合剂的使用是关键不定形耐火材料的发展中，结合剂的使用是关键。根据结合剂的发展，可根据结合剂的发展，可以把不定形耐火材料的发展分为如下几个阶段：以把不定形耐火材料的发展分为如下几个阶段：二、不定形耐火材料的发展二、不定形耐
3、火材料的发展1）1914年年20世世纪纪60年年代代中中期期：硅硅酸酸盐盐水水泥泥、铝铝酸酸盐盐水水泥泥、水水玻玻璃璃和和磷磷酸酸盐盐等结合剂的使用，与普通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；等结合剂的使用，与普通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；2）20世世纪纪60年年代代70年年代代后后期期：开开发发出出硫硫酸酸铝铝、聚聚合合氯氯化化铝铝、磷磷酸酸钠钠、烧烧结结和电熔氧化铝水泥、粘土等，提高了材料的高温使用性能；和电熔氧化铝水泥、粘土等，提高了材料的高温使用性能；3）20世纪世纪80年代初至今：复合结合剂、超微粉及高效外加剂的使用，配制成年代初至今：复合结合剂、超微粉及高效外加剂的使用，
4、配制成功低水泥、超低水泥和无水泥浇注料，性能显著提高。传统浇注料用水量大于功低水泥、超低水泥和无水泥浇注料，性能显著提高。传统浇注料用水量大于10，而高技术浇注料用水量在，而高技术浇注料用水量在4左右。左右。*上一内容下一内容回主目录不不定定形形耐耐火火材材料料在在整整个个耐耐火火材材料料中中所所占占的的比比例例，以以成成为为衡衡量量一一个个国国家家耐耐火火材材料料行行业业技技术术发发展展水水平平的的重重要要标标志志。日日本本在在1992年年率率先先成成为为不不定定形形耐耐火火材材料料超过定形耐火材料的国家。超过定形耐火材料的国家。2002年不定形产量占整个耐火材料的比例数据：日本年不定形产量
5、占整个耐火材料的比例数据：日本60，美国，美国50，欧洲欧洲4050，中国，中国30（估计，无权威数据）。但是，中国当年的耐火（估计，无权威数据）。但是，中国当年的耐火材料总产量超过材料总产量超过1100万吨，不定形产量居世界第一位。万吨，不定形产量居世界第一位。*上一内容下一内容回主目录1 1、按耐火骨料、按耐火骨料品质品质分类分类 硅质、粘土质、高铝质、镁质等等硅质、粘土质、高铝质、镁质等等2 2、按所用、按所用结合剂结合剂分类分类 水泥结合、粘土结合、水玻璃结合、超微粉结合等等水泥结合、粘土结合、水玻璃结合、超微粉结合等等 3 3、按、按施工和使用施工和使用方法分类（该方法在实际使用中最
6、多）方法分类（该方法在实际使用中最多）耐火浇注料：一般借助振动器施工；耐火浇注料：一般借助振动器施工；耐火捣打料：借助风镐或人工捣打耐火捣打料：借助风镐或人工捣打耐火喷涂、喷补、涂抹料：借助喷补机或人工涂抹耐火喷涂、喷补、涂抹料：借助喷补机或人工涂抹耐火泥（浆）：人工砌筑耐火砖的填缝材料；耐火泥（浆）：人工砌筑耐火砖的填缝材料；耐火投射料：以投射方式施工耐火投射料：以投射方式施工4 4、按、按热工设备热工设备或或使用部位使用部位命名（技术文本或商务上使用较多）命名（技术文本或商务上使用较多）转炉镁质喷补料、钢包永久层浇注料、高炉出铁沟浇注料等等；转炉镁质喷补料、钢包永久层浇注料、高炉出铁沟浇注
7、料等等；三、不定形耐火材料的分类三、不定形耐火材料的分类*上一内容下一内容回主目录工厂占地面积小，投资少，能耗低；工厂占地面积小，投资少，能耗低；生产过程简便，劳动强度低；生产过程简便，劳动强度低；供货周期短；供货周期短；适用性强，可制成任何形状的构筑物；适用性强，可制成任何形状的构筑物；施工简便，直接使用或调配后使用；施工简便，直接使用或调配后使用；使用方便，可进行在线或离线修补；使用方便，可进行在线或离线修补；缺点：体积稳定性不好、气孔率较高、耐侵蚀能力一般不强、质量波动较缺点：体积稳定性不好、气孔率较高、耐侵蚀能力一般不强、质量波动较大，使用后拆卸困难、现场须配备专用施工设备等。大，使用
8、后拆卸困难、现场须配备专用施工设备等。四、不定形耐火材料的主要特点四、不定形耐火材料的主要特点*上一内容下一内容回主目录一、定义：一、定义：胶结耐火骨料和粉料，并使不定形耐火材料产生强度的材料。胶结耐火骨料和粉料，并使不定形耐火材料产生强度的材料。耐火砖通过干燥或烧成产生陶瓷结合或直接结合。耐火砖通过干燥或烧成产生陶瓷结合或直接结合。不定形耐火材料使用前未经高温烧成，颗粒间只能靠结合剂的作用使其粘不定形耐火材料使用前未经高温烧成，颗粒间只能靠结合剂的作用使其粘结为整体，使构筑物或制品具有一定的强度。结为整体，使构筑物或制品具有一定的强度。第一节第一节不定形耐火材料用结合剂不定形耐火材料用结合剂
9、二、不定形耐火材料对结合剂的要求二、不定形耐火材料对结合剂的要求良好的凝结硬化特性，满足施工使用强度；良好的凝结硬化特性，满足施工使用强度；分分散散性性能能好好，良良好好的的润润湿湿性性，可可与与粒粒状状和和粉粉状状物物料料表表面面最最大大限限度度的的接接触触，提高材料的致密性；提高材料的致密性；硬化时的体积稳定性较好，耐火性能高；硬化时的体积稳定性较好，耐火性能高；无其它危害作用；无其它危害作用；*上一内容下一内容回主目录三、结合剂的分类三、结合剂的分类1 1、按化学性质分类：有机和无机结合剂；、按化学性质分类：有机和无机结合剂；有机结合剂：有机结合剂：天然类：淀粉、糊精、沥青；天然类：淀粉
10、、糊精、沥青；合成类：酚醛树脂；合成类：酚醛树脂；无机结合剂：无机结合剂：1)硅硅酸酸盐盐类类：硅硅酸酸钙钙水水泥泥、水水玻玻璃璃、结结合合粘土等；粘土等；2)铝酸盐类：铝酸盐类：铝酸钙水泥；铝酸钙水泥；3)磷磷酸酸盐盐类类：磷磷酸酸二二氢氢铝铝、三三聚聚磷磷酸酸钠钠、六偏磷酸钠；六偏磷酸钠；4)硫酸盐类：硫酸盐类：硫酸铝；硫酸铝；氯化物类：氯化物类：氯化镁；氯化镁；溶胶类：溶胶类：硅溶胶、铝溶胶硅溶胶、铝溶胶；*上一内容下一内容回主目录2 2、按硬化条件分类：、按硬化条件分类：水硬性、气硬性和热硬性结合剂水硬性、气硬性和热硬性结合剂1)1)水硬性结合剂：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥；水硬性结合剂：
11、硅酸盐水泥、铝酸盐水泥；2)2)气硬性结合剂：水玻璃（加氟硅酸钠）；气硬性结合剂：水玻璃（加氟硅酸钠）；3)3)热硬性结合剂：酚醛树脂；热硬性结合剂：酚醛树脂；3 3、按不同温度下结合作用分类：、按不同温度下结合作用分类：暂时性和永久性结合剂暂时性和永久性结合剂 永久性结合剂：永久性结合剂：碳素结合剂：沥青、酚醛树脂；碳素结合剂：沥青、酚醛树脂；铝酸盐水泥；磷酸及磷酸盐结合剂；铝酸盐水泥；磷酸及磷酸盐结合剂；氯化盐和硫酸盐结合剂；氯化盐和硫酸盐结合剂；硅酸盐结合剂、水玻璃等；硅酸盐结合剂、水玻璃等；暂时性结合剂：暂时性结合剂：水溶性结合剂：木质素磺酸盐类，糊精；水溶性结合剂：木质素磺酸盐类，糊
12、精；非水溶性结合剂：石蜡；非水溶性结合剂：石蜡；*上一内容下一内容回主目录四、结合剂的结合方式四、结合剂的结合方式结合剂的结合方式大致可以分为六类结合剂的结合方式大致可以分为六类1、水水合合结结合合：借借助助于于常常温温下下，结结合合剂剂与与水水发发生生反反应应生生成成水水化化产产物物而而产产生生的的结结合。合。如：铝酸钙水泥加水发生水化反应生成六方片状的如：铝酸钙水泥加水发生水化反应生成六方片状的CaOAl2O310H2O水水化铝酸钙晶体、针状的化铝酸钙晶体、针状的2CaOAl2O38H2O水化铝酸钙晶体和立方状水化铝酸钙晶体和立方状3CaOAl2O36H2O水化铝酸钙晶体以及氧化铝凝胶体，
13、形成凝聚结晶网而产水化铝酸钙晶体以及氧化铝凝胶体，形成凝聚结晶网而产生结合。生结合。*上一内容下一内容回主目录2、化化学学结结合合：借借助助于于结结合合剂剂与与硬硬化化剂剂或或结结合合剂剂与与耐耐火火材材料料之之间间在在常常温温下下发发生生化学反应，或加热时发生化学反应生成具有结合剂作用的化合物而产生结合。化学反应，或加热时发生化学反应生成具有结合剂作用的化合物而产生结合。如：硅酸钠结合剂加氟硅酸钠硬化技时发生的下列反应：如：硅酸钠结合剂加氟硅酸钠硬化技时发生的下列反应：2Na2OnSiO2+Na2SiF6+2(2n+1)H2O6NaF+(2n+1)Si(OH)4反应结合生成溶胶反应结合生成溶
14、胶SiO2nH2O，经脱水形成经脱水形成SiOSi网络状结构，从而产生网络状结构，从而产生较强的结合强度。较强的结合强度。*上一内容下一内容回主目录3 3、聚合结合聚合结合：借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩聚形成网络状结构而：借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩聚形成网络状结构而产生结合强度。如：甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反产生结合强度。如：甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应而产生较好的结合强度。应而产生较好的结合强度。*上一内容下一内容回主目录4、陶陶瓷瓷结结合合：指指低低温温烧烧结结结结合合，即即在在散散状状耐耐火火材材料料中中加加入入可可降降低低烧
15、烧结结温温度度的的助助剂剂或或金金属属粉粉末末，以以大大大大降降低低液液湘湘出出现现温温度度，促促进进低低温温下下固固液液反反应应而而产产生低温烧结结合。生低温烧结结合。如：刚玉干式振动料中加入少量硼酐，硼酐在如：刚玉干式振动料中加入少量硼酐，硼酐在450550生成粘性液生成粘性液湘，随后与湘，随后与Al2O3发生液固反应而将刚玉骨料粘结在一起。发生液固反应而将刚玉骨料粘结在一起。5 5、凝聚结合：、凝聚结合：依靠加入凝聚剂使微粒子（胶体粒子）发生凝聚而产生结合。依靠加入凝聚剂使微粒子（胶体粒子）发生凝聚而产生结合。如：氧化硅微粉加铝酸钙水泥。如：氧化硅微粉加铝酸钙水泥。*上一内容下一内容回主
16、目录6、粘附结合：、粘附结合：借助于以下几种物理作用之一而产生结合的。借助于以下几种物理作用之一而产生结合的。1）物理吸附作用（范德华力）；）物理吸附作用（范德华力）；2）扩扩散散作作用用：分分子子热热运运动动下下，粘粘结结剂剂与与被被粘粘结结物物的的分分子子发发生生相相互互扩扩散散作作用用，形成扩散层，从而形成牢固结合；形成扩散层，从而形成牢固结合；3）静静电电作作用用：粘粘结结剂剂与与被被粘粘结结物物界界面面存存在在着着双双电电层层，由由静静电电引引力力作作用用而而产产生生结合；结合；粘粘附附结结合合剂剂多多为为有有机机结结合合剂剂，其其中中有有暂暂时时性性结结合合剂剂，经经过过高高温温处
17、处理理后后会会燃燃烧烧掉掉，如如：糊糊精精。有有的的为为永永久久性性结结合合剂剂，经经过过高高温温处处理理后后除除部部分分挥挥发发外外，其余的会碳化而形成碳结合，如沥青、酚醛树脂等。其余的会碳化而形成碳结合，如沥青、酚醛树脂等。另外一些有机物具有粘合作用：水玻璃、硅溶胶等。另外一些有机物具有粘合作用：水玻璃、硅溶胶等。*上一内容下一内容回主目录五、几类结合剂的凝结（硬化）机理五、几类结合剂的凝结（硬化）机理1、铝酸盐水泥、铝酸盐水泥铝铝酸酸盐盐水水泥泥的的硬硬化化机机理理，是是指指具具有有水水硬硬性性的的铝铝酸酸钙钙矿矿物物与与水水发发生生化化学学反反应应而实现胶凝的过程。而实现胶凝的过程。由
18、于所用原料和烧制工艺的不同，水泥矿物组成也不同，主要矿物有：铝由于所用原料和烧制工艺的不同，水泥矿物组成也不同，主要矿物有：铝酸一钙酸一钙CA，二铝酸钙二铝酸钙CA2，七铝酸十二钙七铝酸十二钙C12A7，六铝酸一钙六铝酸一钙CA6。除此之外除此之外还有：铝黄长石还有：铝黄长石C2AS，硅酸二钙硅酸二钙C2S，五铝酸三钙五铝酸三钙C3A5，铁铝酸四钙铁铝酸四钙C4AF等等杂质成分。（水化反应的板书）杂质成分。（水化反应的板书）*上一内容下一内容回主目录高高铝铝水水泥泥又又称称矾矾土土水水泥泥，以以铝铝酸酸钙钙为为主主，氧氧化化铝铝(A12O3)含含量量约约50的的熟料磨细制成。熟料磨细制成。高铝
19、水泥的主要化学成分为高铝水泥的主要化学成分为CaO，Al2O3，SiO2，Fe2O3及少量及少量MgO、TiO2等。由于原料及生产方法的不同，其化学成分变化很大：等。由于原料及生产方法的不同，其化学成分变化很大：CaO3242，Al2O33655，SiO2415，(Fe2O3FeO)115。其中氧其中氧化铝是保证生成低碱性铝酸钙的基本成分；氧化钙是保证生成铝酸钙的基化铝是保证生成低碱性铝酸钙的基本成分；氧化钙是保证生成铝酸钙的基本成分；适量本成分；适量(45)的氧化硅能促使生料更均匀烧结，加速矿物形成的氧化硅能促使生料更均匀烧结，加速矿物形成或使熔融均匀。或使熔融均匀。*上一内容下一内容回主目
20、录铝铝酸酸一一钙钙（CA）是是高高铝铝水水泥泥的的主主要要矿矿物物，具具有有很很高高的的水水硬硬活活性性，其其特特点点是是凝凝结结正正常常，硬硬化化迅迅速速，是是高高铝铝水水泥泥强强度度的的主主要要来来源源。但但CA含含量量过过高高的的水水泥，强度发展主要集中在早期，后期强度增进率就不显著。泥，强度发展主要集中在早期，后期强度增进率就不显著。铝铝酸酸二二钙钙（CA2）在在氧氧化化钙钙含含量量低低的的高高铝铝水水泥泥中中，CA2的的含含量量较较多多。CA2水化硬化较慢，早期强度低但后期强度能不断提高。水化硬化较慢，早期强度低但后期强度能不断提高。七七铝铝酸酸十十二二钙钙（C12A7）水水化化极极
21、快快，凝凝结结迅迅速速，但但强强度度不不高高。因因此此水水泥泥中中含有较多的含有较多的C12A7时，会出现快凝、强度降低，耐热性下降。时，会出现快凝、强度降低，耐热性下降。铝方柱石（铝方柱石（C2AS）水化活性很低。水化活性很低。此外，尚有六铝酸一钙此外，尚有六铝酸一钙(CA6)、镁尖晶石镁尖晶石(MA)、钙钛石钙钛石(CT)、铁酸钙铁酸钙(C2F、CF)等，有时也会有硅酸二钙等，有时也会有硅酸二钙(C2S)存在。存在。*上一内容下一内容回主目录*上一内容下一内容回主目录CAH10和和C2AH8都都属属于于六六方方晶晶系系，呈呈片片状状或或针针状状，互互相相交交错错，重重叠叠搭搭配配，可可形形
22、成成坚坚强强的的结结晶晶联联生生体体。氢氢氧氧化化铝铝凝凝胶胶AH3填填充充于于晶晶体体的的空空隙隙内内。同同时时，水水化化产产物物结结合合水水量量较较大大，故故能能很很快快形形成成比比较较致致密密的的浆浆体体结结构构，早早期期强强度度显显著著增长。增长。CAH10和和C2AH8为为亚亚稳稳相相，经经过过一一段段时时间间加加热热后后，会会逐逐渐渐转转化化为为稳稳定定的的C3AH6(立方晶，粒状晶体，晶体间结合能力差立方晶，粒状晶体，晶体间结合能力差)。强度比较：强度比较：CAH10C2AH8C3AH6*上一内容下一内容回主目录二、水玻璃二、水玻璃水水玻玻璃璃是是由由正正硅硅酸酸钠钠(2Na2O
23、SiO2)、偏偏硅硅酸酸钠钠(Na2OSiO2)、二二硅硅酸酸钠钠(Na2O2SiO2)和和胶胶体体SiO2组组成成的的胶胶体体溶溶胶胶，一一般般化化学学式式为为Na2OnSiO2xH2O，模数模数nSiO2/Na2O。其硬化有两种方式，干燥或加促凝剂。其硬化有两种方式，干燥或加促凝剂。干燥条件下：干燥条件下：Na2OnSiO22nH2OCO2Na2CO3+nSi(OH)4硅硅氧氧凝凝胶胶体体产产生生强强度度。上上述述反反应应缓缓慢慢，生生产产中中往往往往加加入入促促凝凝剂剂，促促进进硬硬化化速度。速度。2Na2OnSiO2+Na2SiF6+2(2n+1)H2O6NaF+(2n+1)Si(OH
24、)4*上一内容下一内容回主目录氟氟硅硅酸酸钠钠Na2SiF6为为白白色色结结晶晶粉粉末末，在在水水溶溶液液中中溶溶解解度度小小，呈呈酸酸性性，PH值值为为3，这是由于如下反应造成的：，这是由于如下反应造成的：Na2SiF64H2O2NaF+4HF+Si(OH)4水玻璃水解时生成碱：水玻璃水解时生成碱：mNa2OnSiO2nH2O2NaOH+(m-1)Na2OnSiO2酸碱发生中和反应：酸碱发生中和反应：HF+NaOHNaFH2O随着反应的进行，混合液碱度下降，促进相关水解反应的进行，使硅氧凝随着反应的进行，混合液碱度下降，促进相关水解反应的进行，使硅氧凝胶不断析出并凝聚。胶不断析出并凝聚。*上
25、一内容下一内容回主目录Na2SiF6的作用：的作用：1）Na2SiF6水水解解同同时时析析出出硅硅酸酸凝凝胶胶体体，增增加加了了水水玻玻璃璃中中Si(OH)2的的浓浓度度，促促进进凝结；凝结；2）Na2SiF6水水解解后后生生成成HF，中中和和了了水水玻玻璃璃水水解解生生成成的的NaOH，加加速速了了水水玻玻璃璃水解，促进凝结；水解，促进凝结；3）NaOH被被HF中中和和，避避免免了了NaOH对对硅硅酸酸钠钠胶胶体体的的破破坏坏作作用用，保保证证了了凝凝结结的正常进行和发挥作用。的正常进行和发挥作用。注意：注意：1）Na2SiF6有毒，使用时注意安全；有毒，使用时注意安全；2）Na2SiF6影
26、响耐火性质，适量少加为宜。影响耐火性质，适量少加为宜。*上一内容下一内容回主目录三、磷酸盐结合剂磷酸铝（热硬性结合剂）三、磷酸盐结合剂磷酸铝（热硬性结合剂）磷磷酸酸本本身身没没有有粘粘结结性性，和和耐耐火火材材料料接接触触后后迅迅速速反反应应生生成成磷磷酸酸盐盐才才表表现现除除良良好的粘结性能。好的粘结性能。磷酸铝多是由磷酸铝多是由Al(OH)3和和H3PO4反应而得的，中和程度的不同，分别形成反应而得的，中和程度的不同，分别形成Al(H2PO4)3、Al2(HPO4)3和和AlPO4(正磷酸铝正磷酸铝)。前二种是可溶的，具有正常胶凝。前二种是可溶的，具有正常胶凝性，以磷酸二氢铝最强，当直接使
27、用磷酸铝时，都希望采用含性，以磷酸二氢铝最强，当直接使用磷酸铝时，都希望采用含Al2(HPO4)3较多较多的材料。的材料。*上一内容下一内容回主目录结合硬化机理：结合硬化机理：2Al(H2PO4)3Al2(H2P2O7)33H2O酸式磷酸铝酸式磷酸铝Al2(H2P2O7)3nAl(H2P3O10)H2O焦磷酸铝焦磷酸铝Al(H2P3O10)Al(PO3)3H2O偏磷酸铝偏磷酸铝nAl(PO3)3Al(PO3)3n偏偏磷磷酸酸铝铝聚聚合合物物的的形形成成和和聚聚合合以以及及同同时时产产生生较较强强的的粘粘附附作作用用，使使结结合合体体获得强度。获得强度。*上一内容下一内容回主目录四、氯化镁结合剂
28、四、氯化镁结合剂氯氯化化镁镁MgCl2H2O结结合合剂剂主主要要用用于于生生产产镁镁质质、镁镁铬铬质质和和铬铬镁镁质质耐耐火火材材料料，其其凝凝结结硬硬化化作作用用主主用用是是由由于于MgCl2与与H2O反反应应生生成成氧氧氯氯化化镁镁以以及及由由于于氯氯化化镁镁的的存在使氧化镁快速持续地水化生成存在使氧化镁快速持续地水化生成Mg(OH)2而引起的，其反应式为：而引起的，其反应式为：xMgO+yMgCl2+2H2OxMgOyMgCl22H2OMgO+H2OMg(OH)2MgO水水化化反反应应本本来来是是较较慢慢的的，但但当当水水溶溶液液中中有有MgCl2存存在在时时，增增大大了了Mg(OH)2
29、晶晶体体的的溶溶解解度度，从从而而促促进进MgO的的持持续续水水化化，使使Mg(OH)2得得以以大大量量形形成，成为连续的结晶体骨架结构，使结合体的强度提高。成，成为连续的结晶体骨架结构，使结合体的强度提高。Mg(OH)2在在400左左右右分分解解，成成为为高高度度分分散散的的具具有有相相当当高高活活性性的的MgO，促促进固相反应，有利于烧结。进固相反应，有利于烧结。通常控制通常控制MgCl2水溶液的比重在水溶液的比重在1.24左右，加入量左右，加入量3。*上一内容下一内容回主目录五、硫酸铝五、硫酸铝受受水水解解生生成成碱碱式式盐盐，然然后后生生成成氢氢氧氧化化铝铝，最最后后逐逐渐渐形形成成氢
30、氢氧氧化化铝铝凝凝胶胶体体而而凝凝结硬化。结硬化。Al2(SO4)3+2H2OAl2(SO4)2(OH)2+H2SO4Al2(SO4)2(OH)2+2H2OAl2(SO4)(OH)4+H2SO4Al2(SO4)(OH)4+2H2O2Al(OH)3+H2SO4常温下硫酸铝的水解作用较慢，甚至在常温下硫酸铝的水解作用较慢，甚至在200700温度下水解不超过温度下水解不超过5%，因此可以加入其它金属盐促凝。因此可以加入其它金属盐促凝。*上一内容下一内容回主目录六、微粉结合六、微粉结合1、简介、简介高高技技术术浇浇注注料料的的配配制制几几乎乎都都涉涉及及到到微微粉粉的的使使用用。80年年代代以以后后，
31、在在陶陶瓷瓷和和耐耐火火材材料料的的使使用用中中，人人们们发发现现提提高高细细粉粉的的粒粒度度可可以以促促进进烧烧结结过过程程、降降低低水水的的用用量、提高材料的强度、提高坯体的致密度。量、提高材料的强度、提高坯体的致密度。A1100nm主要使用于电子、磁材、光学材料、精细陶瓷主要使用于电子、磁材、光学材料、精细陶瓷B0.110um一般陶瓷材料一般陶瓷材料下面的归纳供同学们参考：下面的归纳供同学们参考：粉体粒径：粉体粒径：10103um微粒子（微粉）粒径：微粒子（微粉）粒径：0.110um超微粒子（超微粉）粒径：超微粒子（超微粉）粒径：1100nm极微粒子粒径：极微粒子粒径：2.5wt%低水泥
32、浇注料低水泥浇注料LCCCaO:12.5wt%超低水泥浇注料超低水泥浇注料ULCCCaO:0.21.0wt%无水泥浇注料无水泥浇注料NCCCaO0.2wt%五、一些概念及相关浇注料简介五、一些概念及相关浇注料简介*上一内容下一内容回主目录与传统水泥浇注料相比，低水泥和超低水泥浇注料具有一系列优异性能：与传统水泥浇注料相比，低水泥和超低水泥浇注料具有一系列优异性能：1）由由于于其其中中CaO含含量量低低，高高温温下下基基质质中中的的低低共共熔熔液液湘湘数数量量少少，材材料料的的抗抗渣渣性性能、高温强度和荷软会得以提高。能、高温强度和荷软会得以提高。CaO+SiO2+Al2O3在在高高温温下下将将
33、形形成成钙钙长长石石（CAS2）和和钙钙铝铝黄黄长长石石（C2AS），这这两个物相都是低熔相。两个物相都是低熔相。2）加入的水较少，只有普通浇注料的）加入的水较少，只有普通浇注料的1/21/3，材料的气孔率较低，体积密度，材料的气孔率较低，体积密度提高。提高。3）水水泥泥颗颗粒粒的的水水化化产产物物在在加加入入过过程程中中会会分分解解。水水泥泥加加入入量量的的减减少少将将避避免免大大量量水合键破坏而使中温强度下降引发的问题，有利于材料中温强度的提高。水合键破坏而使中温强度下降引发的问题，有利于材料中温强度的提高。一般混合程序：先将各种粒级的原料干混一般混合程序：先将各种粒级的原料干混23分钟，
34、在加水湿混分钟，在加水湿混46分钟。分钟。*上一内容下一内容回主目录结合剂结合剂铝铝-50水泥水泥铝铝-60水水泥泥铝铝-70水泥水泥烧结氧化铝水泥烧结氧化铝水泥电熔氧化铝水泥电熔氧化铝水泥主要矿相主要矿相CACA2,CA（次之）次之）CA2CA2,CA（多）（多）CA,C12A7（少）少）熔点，熔点，16001750175017501450特点特点水化较快水化较快水化较水化较慢慢水化较慢水化较慢水化较慢水化较慢速凝速凝水化产物水化产物C3AH6+AH3浇注料使用浇注料使用温度，温度，14001500160018001800烧结氧化铝水泥和电熔氧化铝水泥属于纯铝酸钙水泥（工业氧化铝优质烧结氧化
35、铝水泥和电熔氧化铝水泥属于纯铝酸钙水泥（工业氧化铝优质石灰石制成），其它的为高铝水泥（铝矾土石灰石制成）。石灰石制成），其它的为高铝水泥（铝矾土石灰石制成）。铝酸盐水泥耐火浇注料铝酸盐水泥耐火浇注料*上一内容下一内容回主目录 名名 称称特特 点点铝铝-50-50水泥耐火浇注料水泥耐火浇注料快硬高强、价廉易得、施工方便快硬高强、价廉易得、施工方便中温强度较低（加入促烧结助剂）；中温强度较低（加入促烧结助剂）；铝铝-60-60水泥耐火浇注料水泥耐火浇注料耐火性能优于高铝水泥，是一种较好得筑炉材料；耐火性能优于高铝水泥，是一种较好得筑炉材料；铝铝-70-70水泥耐火浇注料水泥耐火浇注料水化速度较慢，
36、后期强度大，耐火度高，中温强度水化速度较慢，后期强度大，耐火度高，中温强度下降较少，热震稳定性和耐磨性好；下降较少，热震稳定性和耐磨性好；烧结氧化铝水泥耐火烧结氧化铝水泥耐火浇注料浇注料荷重软化温度高，高温强度大，抗渣性能较好，荷重软化温度高，高温强度大，抗渣性能较好，成本较高；成本较高；电熔氧化铝水泥耐火电熔氧化铝水泥耐火浇注料浇注料快硬高强，高耐火度，高荷重软化温度，体积稳定快硬高强，高耐火度，高荷重软化温度，体积稳定性好，耐磨性好，抗剥落性强。性好，耐磨性好，抗剥落性强。不同水泥耐火浇注料的特点不同水泥耐火浇注料的特点后两者浇注料使用得骨料和粉料一般品味较高，如刚玉、尖晶石和莫来石等。后
37、两者浇注料使用得骨料和粉料一般品味较高，如刚玉、尖晶石和莫来石等。*上一内容下一内容回主目录使用水泥耐火浇注料时注意事项：使用水泥耐火浇注料时注意事项：一、一、水泥用量水泥用量在保证常温强度的条件下，应尽量减少其用量，以提高耐火在保证常温强度的条件下，应尽量减少其用量，以提高耐火浇注料的高温性能；浇注料的高温性能；二、二、水用量水用量在保证施工性能的条件下，应尽量减少拌和物的水用量，以在保证施工性能的条件下，应尽量减少拌和物的水用量，以防加热后水分逸出，空隙增多，结构疏松，使各种使用性能下降；防加热后水分逸出，空隙增多，结构疏松，使各种使用性能下降；三、三、耐火粉料耐火粉料粉料越细，细粉量越多
38、，有利于减少水泥和水的用量；粉料越细，细粉量越多，有利于减少水泥和水的用量；四、四、耐火骨料耐火骨料形状越不规则越好，尽量不要使用片状骨料；形状越不规则越好，尽量不要使用片状骨料；*上一内容下一内容回主目录五、五、外加剂外加剂减水剂：三聚、六偏等；减水剂：三聚、六偏等；促凝剂：促凝剂：Na2CO3、Na2SiO3缓凝剂：缓凝剂：NaCl、AlCl3、硼酸等；硼酸等；膨胀剂：三石；膨胀剂：三石；烧结剂：软质粘土、金属硅等；烧结剂：软质粘土、金属硅等；六、六、养护制度养护制度为防止水泥早期脱水使浇注料表面疏松，所以，铝酸盐水泥浇注成型促为防止水泥早期脱水使浇注料表面疏松，所以，铝酸盐水泥浇注成型促
39、凝后，应在潮湿环境中养护凝后，应在潮湿环境中养护23天；天；*上一内容下一内容回主目录以以MgO为为主主要要成成分分的的耐耐火火物物料料制制成成的的粒粒状状和和粉粉状状材材料料，加加入入结结合合剂剂和和外外加剂配制而成的浇注料。加剂配制而成的浇注料。盛钢桶（钢包）内衬、盛钢桶（钢包）内衬、RH内衬、加热炉底、玻璃工业炉等。内衬、加热炉底、玻璃工业炉等。2.1、镁质浇注料、镁质浇注料以以电电熔熔和和烧烧结结镁镁砂砂为为骨骨料料和和粉粉料料，结结合合剂剂采采用用MgCl2、MgSO4、水水玻玻璃璃、多聚磷酸盐和微粉等。多聚磷酸盐和微粉等。特特点点：烧烧后后线线变变化化较较小小，荷荷软软高高、强强度
40、度高高、抗抗碱碱性性渣渣的的能能力力强强，耐耐钠钠盐盐熔熔融物侵蚀能力强。融物侵蚀能力强。缺点：抗渣渗透性较差，易剥落（渣和砖的热膨胀系数不一致），易水化缺点：抗渣渗透性较差，易剥落（渣和砖的热膨胀系数不一致），易水化及干燥过程容易产生裂纹。及干燥过程容易产生裂纹。2、碱性耐火浇注料、碱性耐火浇注料*上一内容下一内容回主目录3、某些浇注料中加入钢纤维的作用、某些浇注料中加入钢纤维的作用1）增强韧性，提高抗应力应变能力，提高抗机械冲击性能；）增强韧性，提高抗应力应变能力，提高抗机械冲击性能；2）提高抗热震稳定性能，提高材料抗开裂与剥落性；）提高抗热震稳定性能，提高材料抗开裂与剥落性；3）抑制在养
41、护、干燥及热处理后的线收缩；）抑制在养护、干燥及热处理后的线收缩；加入量：加入量：0.62.5%(体积比体积比)不锈钢纤维直径：不锈钢纤维直径：0.4mm、0.5mm和和0.6mm，长度：长度：20mm、25mm和和30mm。钢纤维加入量不宜过多：高温物理化学性能恶化、抗侵蚀能力下降。钢纤维加入量不宜过多：高温物理化学性能恶化、抗侵蚀能力下降。*上一内容下一内容回主目录一、定义一、定义由由粒粒状状和和粉粉状状物物料料与与可可塑塑粘粘土土等等结结合合剂剂和和增增塑塑剂剂配配合合，加加入入少少量量水水分分，经经充充分分混混练练，所所组组成成的的一一种种呈呈硬硬泥泥膏膏状状并并在在较较长长时时间间内
42、内保保持持较较高高可可塑塑性性的的不不定形耐火材料。定形耐火材料。可塑料多数用于不直接与熔融物接触的各种加热炉中，材质多为粘土质可塑料多数用于不直接与熔融物接触的各种加热炉中，材质多为粘土质和高铝质，也有硅质、镁质、碳化硅质等。有粘土结合、水玻璃结合、磷酸和高铝质，也有硅质、镁质、碳化硅质等。有粘土结合、水玻璃结合、磷酸盐结合和硫酸盐结合等等。盐结合和硫酸盐结合等等。第四节第四节耐火可塑料耐火可塑料1）有一定的可塑性）有一定的可塑性2）有一定的保存期）有一定的保存期3）常温养护后具有一定的强度）常温养护后具有一定的强度4）具有一定的高温体积稳定性）具有一定的高温体积稳定性二、可塑料应具备的基本
43、性能二、可塑料应具备的基本性能*上一内容下一内容回主目录三、如何控制可塑料的可塑性三、如何控制可塑料的可塑性与与粘粘土土的的特特性性、加加入入量量及及水水量量有有关关。水水量量增增加加，可可塑塑性性提提高高，但但也也不不能能过过高，一般高，一般510，也可外加增塑剂。，也可外加增塑剂。增塑剂的作用：增塑剂的作用：1)使颗粒的吸湿性提高，使粘土微粒分散并被水膜包覆；使颗粒的吸湿性提高，使粘土微粒分散并被水膜包覆；2)使粘土中腐植物分散，并使颗粒溶胶化；使粘土中腐植物分散，并使颗粒溶胶化；3)使粘土水系统中的粘土微粒间静电斥力提高，稳定溶胶；使粘土水系统中的粘土微粒间静电斥力提高，稳定溶胶；4)使
44、粘土中的水提高粘度，以形成结实的水膜。使粘土中的水提高粘度，以形成结实的水膜。增塑剂的种类：木质素磺酸盐、木质素磷酸盐、纸浆废液等；增塑剂的种类：木质素磺酸盐、木质素磷酸盐、纸浆废液等；结合剂有水硬性和气硬性（要采取密封措施）之分，长期储存还需要缓凝结合剂有水硬性和气硬性（要采取密封措施）之分，长期储存还需要缓凝措施。措施。*上一内容下一内容回主目录四、困料四、困料困料：磷酸盐结合的，因制成混合料后，物料中的金属铁等杂质与酸反应，困料：磷酸盐结合的，因制成混合料后，物料中的金属铁等杂质与酸反应，形成气体，使混合料膨胀，结构疏松，硬化强度下降，需要将混合料放置一段形成气体，使混合料膨胀，结构疏松
45、，硬化强度下降，需要将混合料放置一段时间，使气体充分逸出，再加入余下的结合剂，也可以加抑制剂与金属反应成时间，使气体充分逸出，再加入余下的结合剂，也可以加抑制剂与金属反应成络合物，从而抑制膨胀作用。络合物，从而抑制膨胀作用。*上一内容下一内容回主目录一一、定定义义：不不加加水水和和其其它它液液体体结结合合剂剂的的耐耐火火混混合合料料，在在振振动动作作用用下下，可可形形成成致致密密而而均均匀匀的的整整体体，靠靠加加热热时时热热固固性性或或陶陶瓷瓷烧烧结结剂剂产产生生强强度度的的一一种种不不定定形形耐火材料。耐火材料。二、工艺原理：二、工艺原理：掺加低、中温高效复合烧结剂和超微粉，保证各温度下物掺
46、加低、中温高效复合烧结剂和超微粉，保证各温度下物料的化学和陶瓷结合；颗粒级配精细；在较小振动力下物料易于流动，堆积料的化学和陶瓷结合；颗粒级配精细；在较小振动力下物料易于流动，堆积密度高。密度高。第五节第五节干式振动料干式振动料*上一内容下一内容回主目录三、注意问题三、注意问题1、合理级配，减少颗粒偏析，合理增加细粉含量；、合理级配，减少颗粒偏析，合理增加细粉含量；一般级配：粗一般级配：粗:中中:细细(2030):(3040):(3040)2、结合剂的选择、结合剂的选择环环保保、无无异异味味，能能够够带带来来一一定定的的强强度度。有有有有机机和和无无机机结结合合剂剂，如如：树树脂脂、硅硅酸钠等
47、。酸钠等。四、施工四、施工模具是可带烘烤的装置。模具是可带烘烤的装置。*上一内容下一内容回主目录 采用捣固法施工的半湿状态的耐火混合料称为耐火捣打料。与耐火可塑料采用捣固法施工的半湿状态的耐火混合料称为耐火捣打料。与耐火可塑料不同，此类耐火混合料是一种低塑性或无塑性捣固材料，是依靠强制捣固而不同，此类耐火混合料是一种低塑性或无塑性捣固材料，是依靠强制捣固而形成致密体，再经加热烘烤或焙烧发生硬化而获得一定的结构强度。形成致密体，再经加热烘烤或焙烧发生硬化而获得一定的结构强度。第六节第六节耐火捣打料耐火捣打料*上一内容下一内容回主目录一、高铝一、高铝-碳化硅碳化硅-碳质捣打料碳质捣打料由高铝熟料、
48、碳化硅、碳素材料、结合剂和外加剂组成的用捣打法施工的由高铝熟料、碳化硅、碳素材料、结合剂和外加剂组成的用捣打法施工的混合料称为高铝碳化硅碳质捣打料。此类捣打料主要用于作中、小高炉混合料称为高铝碳化硅碳质捣打料。此类捣打料主要用于作中、小高炉出铁沟和渣沟内衬。出铁沟和渣沟内衬。配制此类捣打料的高铝矾土熟料要求杂质配制此类捣打料的高铝矾土熟料要求杂质(Fe2O3，R2O)含量越低越好，吸含量越低越好，吸水率水率4.5，其粒度组成为粗颗粒，其粒度组成为粗颗粒(82mm)4060%，中颗粒中颗粒(20.074mm)1020%，细颗粒细颗粒(0.074mm)3040%。碳化硅粒度为碳化硅粒度为100目。
49、目。碳素材料可采用冶金焦或石墨，要求杂质含量低，固定碳含量高。为了提碳素材料可采用冶金焦或石墨，要求杂质含量低，固定碳含量高。为了提高捣打料的作业性能和使用中的烧结性能。还可加软质粘土或膨润土。根据使高捣打料的作业性能和使用中的烧结性能。还可加软质粘土或膨润土。根据使用温度不同还可加入不同温度下的助烧结剂。用温度不同还可加入不同温度下的助烧结剂。*上一内容下一内容回主目录用于改善高铝碳化硅碳质捣打料性能的添加剂包括有防氧化剂、增用于改善高铝碳化硅碳质捣打料性能的添加剂包括有防氧化剂、增塑剂、浸润剂、防缩剂等。加防氧化剂的目的在于防止碳素材料过份氧化，塑剂、浸润剂、防缩剂等。加防氧化剂的目的在于
50、防止碳素材料过份氧化，通常采用金属硅粉、金属铝粉作为防氧化剂。通常采用金属硅粉、金属铝粉作为防氧化剂。增塑剂一般采用塑性粘土。加浸润剂的目的在于使碳化硅、碳素材料能增塑剂一般采用塑性粘土。加浸润剂的目的在于使碳化硅、碳素材料能与氧化物耐火材料很好地混合在一起。加防缩剂在于防止使用中收缩过大而与氧化物耐火材料很好地混合在一起。加防缩剂在于防止使用中收缩过大而使沟衬产生裂纹，一般可用硅石细颗粒作防缩剂。使沟衬产生裂纹，一般可用硅石细颗粒作防缩剂。*上一内容下一内容回主目录高炉出铁沟用高炉出铁沟用Al2O3SiCC质免烘烤捣打料理化性能质免烘烤捣打料理化性能项项目目规格值规格值化学组成化学组成%Al