不定形耐火材料经典课件.pptx

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(nihucilio)UnshapedRefractories/Monolithicrefractories2023/3/3第一页，共99页。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，不经成形和烧成而直接由耐火骨料和粉料、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(zhji)(zhji)使用或加适当液体调配后使用。也称散状耐火材料使用或加适当液体调配后使用。也称散状耐火材料Bulk RefractoriesBulk Refractories（无固定外形、（无固定外形、可制成浆状、泥膏状和松散状）或整体耐火材料可制成浆状、泥膏状和松散状）或整体耐火材料 Monolithic Refractories Monolithic Refractories（可制成无接缝的（可制成无接缝的整体耐火材料）。整体耐火材料）。属于节能材料属于节能材料 一、定义一、定义(dngy)2023/3/3第二页，共99页。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结合合剂剂，不不定定形耐火材料开始了新的时代形耐火材料开始了新的时代(shdi)。不不定定形形耐耐火火材材料料的的发发展展中中，结结合合剂剂的的使使用用是是关关键键。根根据据结结合合剂剂的的发发展展，可可以以把把不不定定形形耐耐火材料的发展分为如下几个阶段：火材料的发展分为如下几个阶段：二、不定形耐火材料二、不定形耐火材料(nihucilio)的发展的发展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(shun)、铝铝酸酸盐盐水水泥泥(shun)、水水玻玻璃璃和和磷酸盐等结合剂的使用，与普通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；磷酸盐等结合剂的使用，与普通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；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、烧烧结结和和电电熔熔氧化铝水泥氧化铝水泥(shun)、粘土等，提高了材料的高温使用性能；、粘土等，提高了材料的高温使用性能；3）20世世纪纪80年年代代初初至至今今：复复合合结结合合剂剂、超超微微粉粉及及高高效效外外加加剂剂的的使使用用，配配制制成成功功低低水水泥泥(shun)、超超低低水水泥泥(shun)和和无无水水泥泥(shun)浇浇注注料料，性性能能显显著著提提高高。传传统统浇浇注注料料用用水水量量大于大于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。2023/3/3第三页，共99页。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(zhngg)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超过过定定形形耐火材料的国家。耐火材料的国家。2002年年不不定定形形产产量量占占整整个个(zhngg)耐耐火火材材料料的的比比例例数数据据：日日本本60，美美国国50，欧欧洲洲4050，中中国国30（估估计计，无无权权威威数数据据）。但但是是，中中国国当当年年的的耐耐火火材材料料总产量超过总产量超过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。2023/3/3第四页，共99页。上一内容下一内容回主目录1 1、按耐火骨料品质分类、按耐火骨料品质分类 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、按所用结合剂分类、按所用结合剂分类 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、按施工和使用方法、按施工和使用方法(fngf)(fngf)分类（该方法分类（该方法(fngf)(fngf)在实际使用中最多）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、按热工设备或使用部位命名（技术文本或商务上使用较多）、按热工设备或使用部位命名（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、高炉出铁沟浇注料等等；三、不定形耐火材料三、不定形耐火材料(nihucilio)的分类的分类2023/3/3第五页，共99页。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、现场须配备较大，使用后拆卸困难、现场须配备(pibi)(pibi)专用施工设备等。专用施工设备等。四、不定形耐火材料四、不定形耐火材料(nihucilio)的主要特点的主要特点2023/3/3第六页，共99页。上一内容下一内容回主目录一、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。的材料。耐火砖通过干燥或烧成产生陶瓷结合或直接耐火砖通过干燥或烧成产生陶瓷结合或直接(zhji)结合。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。的作用使其粘结为整体，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不定形耐火材料(nihucilio)用结合剂用结合剂二、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，满足良好的凝结硬化特性，满足(mnz)(mnz)施工使用强度；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接触，提高材料的致密性；的接触，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；2023/3/3第七页，共99页。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(fn li)(fn li)1 1、按按化化学学性性质质分分类类(fn(fn li)li)：有有机机和和无无机结合剂；机结合剂；有机结合剂：有机结合剂：天然天然(tinrn)类：淀粉、糊精、沥类：淀粉、糊精、沥青；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(shun)、水水玻玻璃璃、结合粘土等；结合粘土等；2)铝酸盐类：铝酸钙水泥铝酸盐类：铝酸钙水泥(shun)；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、六六偏磷酸钠；偏磷酸钠；4)硫酸盐类：硫酸铝；硫酸盐类：硫酸铝；氯化物类：氯化镁；氯化物类：氯化镁；溶胶类：硅溶胶、铝溶胶；溶胶类：硅溶胶、铝溶胶；2023/3/3第八页，共99页。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(fn li)(fn li)：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：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、按不同温度(wnd)(wnd)下结合作用分类：暂时性和永久性结合剂下结合作用分类：暂时性和永久性结合剂 永久性结合剂：永久性结合剂：碳碳素素结结合合剂剂：沥沥青青、酚酚醛醛树树脂脂(fn(fn qun qun sh sh zh)zh)；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，糊精；非水溶性结合剂：石蜡；非水溶性结合剂：石蜡；2023/3/3第九页，共99页。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结合剂的结合方式大致(dzh)可以分为六类可以分为六类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而产生的结合。物而产生的结合。如如：铝铝酸酸钙钙水水泥泥加加水水发发生生水水化化反反应应生生成成六六方方片片状状的的CaOAl2O310H2O水水化化铝铝酸酸钙钙晶晶体体、针针状状的的2CaOAl2O38H2O水水化化铝铝酸酸钙钙晶晶体体和和立立方方状状3CaOAl2O36H2O水水化化铝铝酸酸钙钙晶晶体体以以及氧化铝凝胶体，形成凝聚结晶网而产生结合。及氧化铝凝胶体，形成凝聚结晶网而产生结合。2023/3/3第十页，共99页。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(fshng)化化学学反反应应，或或加加热热时时发发生生(fshng)化化学学反反应应生生成成具具有有结结合合剂剂作作用用的的化化合物而产生结合。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如：硅酸钠结合剂加氟硅酸钠硬化技时发生(fshng)的下列反应：的下列反应：2Na2OnSiO2+Na2SiF6+2(2n+1)H2O6NaF+(2n+1)Si(OH)4反反应应结结合合生生成成溶溶胶胶SiO2nH2O，经经脱脱水水形形成成SiOSi网网络络状状结结构构，从从而而产产生生较强的结合强度。较强的结合强度。2023/3/3第十一页，共99页。上一内容下一内容回主目录3 3、聚合结合：借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩聚形成、聚合结合：借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩聚形成(xngchng)(xngchng)网络状结构而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应而产生较好产生结合强度。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。的结合强度。2023/3/3第十二页，共99页。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烧结结温温度度的的助助剂剂或或金属粉末，以大大降低液湘出现温度，促进低温下固液反应而产生低温烧结结合。金属粉末，以大大降低液湘出现温度，促进低温下固液反应而产生低温烧结结合。如如：刚刚玉玉干干式式振振动动料料中中加加入入少少量量硼硼酐酐，硼硼酐酐在在450550生生成成粘粘性性液液湘湘，随随后后与与Al2O3发生发生(fshng)液固反应而将刚玉骨料粘结在一起。液固反应而将刚玉骨料粘结在一起。5 5、凝凝聚聚(nngj)(nngj)结结合合：依依靠靠加加入入凝凝聚聚(nngj)(nngj)剂剂使使微微粒粒子子（胶胶体体粒粒子子）发发生生凝凝聚聚(nngj)(nngj)而产生结合。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。2023/3/3第十三页，共99页。上一内容下一内容回主目录6、粘附结合：借助于以下几种物理作用之一而产生结合的。、粘附结合：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，形形成扩散层，从而形成牢固结合；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结合；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(jnggu)高高温温处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(jnggu)高高温温处处理理后后除除部部分分挥发外，其余的会碳化而形成碳结合，如沥青、酚醛树脂等。挥发外，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。2023/3/3第十四页，共99页。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化学反应而实现胶凝的过程。生化学反应而实现胶凝的过程。由由于于所所用用原原料料和和烧烧制制工工艺艺的的不不同同，水水泥泥矿矿物物组组成成也也不不同同，主主要要矿矿物物有有：铝铝酸酸一一钙钙CA，二二铝铝酸酸钙钙CA2，七七铝铝酸酸十十二二钙钙C12A7，六六铝铝酸酸一一钙钙CA6。除除此此之之外外还还有有：铝铝黄黄长长石石C2AS，硅硅酸酸二二钙钙C2S，五五铝铝酸酸三三钙钙C3A5，铁铁铝铝酸酸四四钙钙C4AF等等杂杂质质(zzh)成成分分。（水水化反应的板书）化反应的板书）2023/3/3第十五页，共99页。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的的熟熟料料磨磨细制成。细制成。高高铝铝水水泥泥的的主主要要化化学学成成分分为为CaO，Al2O3，SiO2，Fe2O3及及少少量量MgO、TiO2等等。由由于于原原料料及及生生产产方方法法的的不不同同，其其化化学学成成分分变变化化很很大大：CaO3242，Al2O33655，SiO2415，(Fe2O3FeO)115。其其中中(qzhng)氧氧化化铝铝是是保保证证生生成成低低碱碱性性铝铝酸酸钙钙的的基基本本成成分分；氧氧化化钙钙是是保保证证生生成成铝铝酸酸钙钙的的基基本本成成分分；适适量量(45)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。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。2023/3/3第十六页，共99页。上一内容下一内容回主目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(nngji)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泥，强度发展主要集中在早期，后期强度增进率就不显著。水泥，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水水化硬化较慢，早期强度低但后期强度能不断提高。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）水水化化极极快快，凝凝结结(nngji)迅迅速速，但但强强度度不不高高。因因此此水泥中含有较多的水泥中含有较多的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。此此外外，尚尚有有六六铝铝酸酸一一钙钙(CA6)、镁镁尖尖晶晶石石(MA)、钙钙钛钛石石(CT)、铁铁酸酸钙钙(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。2023/3/3第十七页，共99页。上一内容下一内容回主目录2023/3/3第十八页，共99页。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(jiocu)，重重叠叠搭搭配配，可可形形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水量较大，故能很快形成比较致密的浆体结构，早期强度显著增长。合水量较大，故能很快形成比较致密的浆体结构，早期强度显著增长。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(立立方方晶，粒状晶体，晶体间结合能力差晶，粒状晶体，晶体间结合能力差)。强度比较：强度比较：CAH10C2AH8C3AH62023/3/3第十九页，共99页。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(2Na2OSiO2)、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(chnshng)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，促进硬化速度。促进硬化速度。2Na2OnSiO2+Na2SiF6+2(2n+1)H2O6NaF+(2n+1)Si(OH)42023/3/3第二十页，共99页。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，这这是由于如下反应是由于如下反应(fnyng)造成的：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(fnyng)：HF+NaOHNaFH2O随随着着反反应应(fnyng)的的进进行行，混混合合液液碱碱度度下下降降，促促进进相相关关水水解解反反应应(fnyng)的的进进行行，使使硅氧凝胶不断析出并凝聚。硅氧凝胶不断析出并凝聚。2023/3/3第二十一页，共99页。上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(usun)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，促进凝结；促进凝结；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水解解，促进凝结；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(usun)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的正常进行和发挥作用。结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影响耐火性质，适量少加为宜。影响耐火性质，适量少加为宜。2023/3/3第二十二页，共99页。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。磷磷酸酸铝铝多多是是由由Al(OH)3和和H3PO4反反应应而而得得的的，中中和和程程度度的的不不同同(btn)，分分别别形形成成Al(H2PO4)3、Al2(HPO4)3和和AlPO4(正正磷磷酸酸铝铝)。前前二二种种是是可可溶溶的的，具具有有正正常常胶胶凝凝性性，以以磷磷酸酸二二氢氢铝铝最最强强，当当直直接接使使用用磷磷酸酸铝铝时时，都都希希望望采采用用含含Al2(HPO4)3较多的材料。较多的材料。2023/3/3第二十三页，共99页。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酸式磷酸酸式磷酸(lnsun)铝铝Al2(H2P2O7)3nAl(H2P3O10)H2O焦磷酸焦磷酸(lnsun)铝铝Al(H2P3O10)Al(PO3)3H2O偏磷酸偏磷酸(lnsun)铝铝nAl(PO3)3Al(PO3)3n偏偏磷磷酸酸(lnsun)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，使使结结合合体获得强度。体获得强度。2023/3/3第二十四页，共99页。上一内容下一内容回主目录四、氯化镁结合四、氯化镁结合(jih)剂剂氯氯化化镁镁MgCl2H2O结结合合(jih)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存在在使使氧化镁快速持续地水化生成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(xngchng)，成为连续的结晶体骨架结构，使结合体的强度提高。，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。2023/3/3第二十五页，共99页。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常常温温下下硫硫酸酸铝铝的的水水解解作作用用较较慢慢，甚甚至至在在200700温温度度下下水水解解不不超超过过(chogu)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。2023/3/3第二十六页，共99页。上一内容下一内容回主目录六、微粉结合六、微粉结合(jih)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，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量、提提高高材材料料的的强强度度、提提高高坯体的致密度。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下面的归纳供同学(tngxu)们参考：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、一些概念及相关五、一些概念及相关(xinggun)浇注料简介浇注料简介2023/3/3第四十八页，共99页。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、高温强度能、高温强度(qingd)和荷软会得以提高。和荷软会得以提高。CaO+SiO2+Al2O3在在高高温温下下将将形形成成钙钙长长石石（CAS2）和和钙钙铝铝黄黄长长石石（C2AS），这两个物相都是低熔相。这两个物相都是低熔相。2）加加入入的的水水较较少少，只只有有普普通通浇浇注注料料的的1/21/3，材材料料的的气气孔孔率率较较低低，体体积积密密度度提高。提高。3）水水泥泥颗颗粒粒的的水水化化产产物物(chnw)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。大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。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，在加水湿混分钟，在加水湿混46分钟。分钟。2023/3/3第四十九页，共99页。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(yuzh)石石灰石制成），其它的为高铝水泥（铝矾土石灰石制成）。灰石制成），其它的为高铝水泥（铝矾土石灰石制成）。铝酸盐水泥铝酸盐水泥(shun)耐火浇注料耐火浇注料2023/3/3第五十页，共99页。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，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。不同水泥不同水泥(shun)耐火浇注料的特点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后两者浇注料使用得骨料和粉料一般品味(pnwi)较高，如刚玉、尖晶石和莫来石等。较高，如刚玉、尖晶石和莫来石等。2023/3/3第五十一页，共99页。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、水泥用量一、水泥用量在保证常温强度的条件下，应尽量减少在保证常温强度的条件下，应尽量减少(jinsho)其用量，其用量，以提高耐火浇注料的高温性能；以提高耐火浇注料的高温性能；二、水用量二、水用量在保证施工性能的条件下，应尽量减少在保证施工性能的条件下，应尽量减少(jinsho)拌和物的拌和物的水用量，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；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；三、耐火粉料三、耐火粉料粉料越细，细粉量越多，有利于减少粉料越细，细粉量越多，有利于减少(jinsho)水泥和水的水泥和水的用量；用量；四、耐火骨料四、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；2023/3/3第五十二页，共99页。上一内容下一内容回主目录五、外加剂五、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、养护制度六、养护制度为防止水泥早期脱水使浇注料表面疏松为防止水泥早期脱水使浇注料表面疏松(shsn)，所以，铝酸盐水泥浇注成，所以，铝酸盐水泥浇注成型促凝后，应在潮湿环境中养护型促凝后，应在潮湿环境中养护23天；天；2023/3/3第五十三页，共99页。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加剂配制(pizh)而成的浇注料。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、多多聚聚磷酸盐和微粉等。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、强强度度高高、抗抗碱碱性性(jinxn)渣渣的的能能力力强强，耐耐钠盐熔融物侵蚀能力强。钠盐熔融物侵蚀能力强。缺缺点点：抗抗渣渣渗渗透透性性较较差差，易易剥剥落落（渣渣和和砖砖的的热热膨膨胀胀系系数数不不一一致致），易易水水化化及及干干燥过程容易产生裂纹。燥过程容易产生裂纹。2、碱性、碱性(jinxn)耐火浇注料耐火浇注料2023/3/3第五十四页，共99页。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(zuyng)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)mm，长长度度：20mm、25mm和和30mm。钢钢纤纤维维加加入入量量不不宜宜过过多多：高高温温物物理理化化学学性能恶化、抗侵蚀能力下降。性能恶化、抗侵蚀能力下降。2023/3/3第五十五页，共99页。上一内容下一内容回主目录一、定义一、定义由粒状和粉状物料与可塑粘土等结合剂和增塑剂配合，加由粒状和粉状物料与可塑粘土等结合剂和增塑剂配合，加入少量水分，经充分混练，所组成的一种呈硬泥膏状并在较长时入少量水分，经充分混练，所组成的一种呈硬泥膏状并在较长时间内保持较高可塑性的不定形耐火材料。间内保持较高可塑性的不定形耐火材料。可塑料多数用于不直接与熔融物接触可塑料多数用于不直接与熔融物接触(jich)的各种加热炉的各种加热炉中，材质多为粘土质和高铝质，也有硅质、镁质、碳化硅质等。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、磷酸盐结合和硫酸盐结合等等。有粘土结合、水玻璃结合、磷酸盐结合和硫酸盐结合等等。第四节第四节耐火耐火(naihu)可塑料可塑料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）具具有有一一定定的的高高温温(gown)体体积积稳定性稳定性二、可塑料应具备的基本性能二、可塑料应具备的基本性能2023/3/3第五十六页，共99页。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，但也不能过高，一般但也不能过高，一般(ybn)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；结结合合剂剂有有水水硬硬性性和和气气硬硬性性（要要采采取取密密封封措措施施）之之分分，长长期期储储存还需要缓凝措施。存还需要缓凝措施。2023/3/3第五十七页，共99页。上一内容下一内容回主目录四、困料四、困料困困料料：磷磷酸酸盐盐结结合合的的，因因制制成成混混合合料料后后，物物料料中中的的金金属属铁铁等等杂杂质质与与酸酸反反应应，形形成成(xngchng)气气体体，使使混混合合料料膨膨胀胀，结结构构疏疏松松，硬硬化化强强度度下下降降，需需要要将将混混合合料料放放置置一一段段时时间间，使使气气体体充充分分逸逸出出，再再加加入入余余下下的的结合剂，也可以加抑制剂与金属反应成络合物，从而抑制膨胀作用。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。2023/3/3第五十八页，共99页。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定形耐火材料。不定形耐火材料。二二、工工艺艺原原理理：掺掺加加低低、中中温温高高效效复复合合烧烧结结剂剂和和超超微微粉粉，保保证证各各温温度度下下物物料料的的化化学学(huxu)(huxu)和和陶陶瓷瓷结结合合；颗颗粒粒级级配配精精细细；在在较较小小振振动动力力下下物物料料易易于流动，堆积密度高。于流动，堆积密度高。第五节第五节干式干式(nsh)振动料振动料2023/3/3第五十九页，共99页。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(hnling)；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