学生无机102第七章不定型耐火材料.ppt

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1、学生无机102第七章不定型耐火材料 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望耐耐耐耐 火火火火 材材材材 料料料料 工工工工 艺艺艺艺 学学学学 毕毕万万利利辽辽宁宁科科技技大大学学高高温温材材料料与与镁镁资资源源工工程程学学院院 辽辽宁宁省省镁镁质质材材料料研研究究中中心心第七章第七章 不定形耐火材料不定形耐火材料一、定义：一、定义：由合理级配的由合理级配的粒状粒状和和粉状粉状料与料与结合剂与添加剂结合剂与添加剂共同组成的，不共同组成的，不经成型和烧成而直

2、接供使用的耐火材料。经成型和烧成而直接供使用的耐火材料。也称散状耐火材料或整体也称散状耐火材料或整体（无接缝）无接缝）耐火材料耐火材料，属于节能材料属于节能材料二、不定形耐火材料的发展二、不定形耐火材料的发展始始于于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剂合剂（结合剂的使用是关键）结合剂的使用是关键），不定形耐火材料开始了新的时代。不定形耐火材料开始了新的时代。1）1914年年20世纪世纪60年代中期：年代中期：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、水硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、水玻璃和磷酸盐玻璃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等结合

3、剂的使用，与普通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；定形耐火材料；2 2）2020世世纪纪6060年年代代7070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氧化化铝铝水水泥泥、粘粘土土等等，提提高高了了不不定定形形材材料料的的高温高温使用性能；使用性能；3 3）2020世纪世纪8080年代初至今：年代初至今：复合结合剂、超微粉及高效外加剂复合结合剂、超微粉及高效外加剂的的使用，配制成功使用，配制成功低水泥低水泥、超低水泥和无水泥超低水泥和无水泥浇注料，性能显著提浇注料，性能显著提高。传统浇注料用高。传统浇注料用水量水量大于大于1010

4、，而高技术浇注料用水量在，而高技术浇注料用水量在4 4左左右。右。不定形耐火材料在整个耐火材料中所占的比例，以不定形耐火材料在整个耐火材料中所占的比例，以成为衡量一个国家耐火材料行业技术成为衡量一个国家耐火材料行业技术发展水平发展水平的重要标的重要标志。日本在志。日本在19921992年率先成为年率先成为不定形不定形耐火材料耐火材料超过定形超过定形耐耐火材料的国家。火材料的国家。2002 2002年不定形产量占整个耐火材料的比例数据：日年不定形产量占整个耐火材料的比例数据：日本本6060，美国，美国5050，欧洲，欧洲40405050，中国，中国3030。但是，中国当年的耐火材料总产量超过但是

5、，中国当年的耐火材料总产量超过11001100万吨，不定万吨，不定形形产量产量居世界第一位。居世界第一位。1 1、按耐火、按耐火骨料骨料品质分类品质分类 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、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、超微粉结合等等三、不定形耐火材料的分类三、不定形耐火材料的分类3、按工艺特性和、按工艺特性和施工方式施工方式分类（该方法在实际使用中最多）分类（该方法在实际使用中最多）浇注料浇注料 ：一般借助振动器，浇注或振实方式施工一般借助振动器，浇注或振实方式施工（振实）振实

6、）可塑料可塑料 ：轻捣、压实，加热后获得强度轻捣、压实，加热后获得强度（压实压实）捣打料捣打料:借助风镐或人工强力捣打借助风镐或人工强力捣打（捣实捣实）喷涂、喷补、涂抹料喷涂、喷补、涂抹料:借助喷补机或人工涂抹借助喷补机或人工涂抹（喷、涂实）喷、涂实）投射料投射料:以投射方式施工的填缝材料以投射方式施工的填缝材料耐火泥（浆）耐火泥（浆）:人工砌筑耐火砖，涂抹人工砌筑耐火砖，涂抹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

7、等优点：优点：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；骨料、细粉与定形类似。骨料、细粉与定形类似。无缝整体好，工艺简单、无缝整体好，工艺简单、成本成本低，利润高。低，利润高。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缺点缺点：高温体积稳定性稍差、气孔率较高、耐侵蚀能：高温体积稳定性稍差、气

8、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。配备专用施工设备等。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一一、定定义义：胶胶结结耐耐火火骨骨料料和和粉粉料料，并并使使不不定定形形耐耐火火材材料料产产生生强度强度的材料。的材料。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良好的凝结硬化凝结硬化特性，满足施工使用特性，满足施工使用强度强度；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 最大限度的接触，提高材料的最大限度的

9、接触，提高材料的致密性致密性；硬化时的硬化时的体积稳定体积稳定性较好，耐火性能高；性较好，耐火性能高；无其它危害作用；不能过多的影响高温性能。无其它危害作用；不能过多的影响高温性能。无机结合剂：无机结合剂：1)硅酸盐类硅酸盐类：硅酸钙水泥、水玻璃、结合粘土等；硅酸钙水泥、水玻璃、结合粘土等；2)铝酸盐类铝酸盐类：铝酸钙水泥；铝酸钙水泥；3)磷酸盐类磷酸盐类：磷酸二氢铝、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠；磷酸二氢铝、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠；4)硫酸盐类硫酸盐类：硫酸铝；硫酸铝；5)氯化物类氯化物类:氯化镁；氯化镁；6)溶胶类溶胶类:硅硅溶胶、溶胶、铝铝溶胶；溶胶；三、结合剂的分类三、结合剂的分类1、按化学

10、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：天然类天然类:淀粉、糊精、沥青；淀粉、糊精、沥青；合成类合成类:酚醛树脂；酚醛树脂；2、按硬化（、按硬化（黏黏-塑塑转变为转变为弹性弹性体）条件分类体）条件分类1)水硬性结合剂水硬性结合剂:硅酸盐水泥、铝酸盐水泥；硅酸盐水泥、铝酸盐水泥；2)气硬性结合剂气硬性结合剂:水玻璃（加氟硅酸钠）；水玻璃（加氟硅酸钠）；3)热硬性（热硬性（加热烘烤加热烘烤200-500）结合剂结合剂:磷酸、磷酸、酚醛树脂、沥青等；酚醛树脂、沥青等；4)4)火硬性（火硬性（烧结烧结结合）结合剂结合）结合剂:如陶瓷结合如陶瓷结合（尖晶石

11、等）（尖晶石等）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结合剂：暂时性结合剂：水溶性结合剂水溶性结合剂:木质素磺酸盐类，糊精；木质素磺酸盐类，糊精；非水溶性结合剂非水溶性结合剂:石蜡；石蜡；永久性结合剂：永久性结合剂：碳素结合剂碳素结合剂:沥青、酚醛树脂；沥青、酚醛树脂；铝酸盐水泥铝酸盐水泥: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；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产生的结合。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

12、水水 化化 反反 应应 生生 成成 六六 方方 片片 状状CaOAlCaOAl2 2O O3 310H10H2 2O O水水化化铝铝酸酸钙钙晶晶体体、针针状状的的2CaOAl2CaOAl2 2O O3 38H8H2 2O O水水化化铝铝酸酸钙钙晶晶体体和和立立方方状状3CaOAl3CaOAl2 2O O3 36H6H2 2O O水水化化铝铝酸酸钙钙晶晶体体以以及及氧氧化化铝铝凝凝胶胶体，形成体，形成凝聚结晶网而产生结合凝聚结晶网而产生结合。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2、化化学学结结合合：借借助助于于结结合合剂剂与与硬

13、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化学学反反应应，或或加加热热时时发发生生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化合物而产生结合。的化合物而产生结合。如：硅酸钠结合剂加氟硅酸钠如：硅酸钠结合剂加氟硅酸钠硬化剂硬化剂时发生的下列反应：时发生的下列反应：2Na 2Na2 2OnSiOOnSiO2 2+Na+Na2 2SiFSiF6 6+2(2n+1)H+2(2n+1)H2 2O 6NaF+O 6NaF+(2n+1)Si(OH)(2n+1)Si(OH)4 4 反应结合生成反应结合生成水溶胶水溶胶SiOSiO2 2nHnH2 2O O，经脱

14、水形成，经脱水形成SiSiO OSiSi网络网络状结构，从而产生较强的结合强度。状结构，从而产生较强的结合强度。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借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩聚形成网网络状结构络状结构而产生结合强度。而产生结合强度。如：甲基酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应如：甲基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。而产生较好的结合强度。4、陶瓷结合：、陶瓷结合：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金属属粉粉末末，以以大大大大降降

15、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应而产生低温反应而产生低温烧结烧结结合。结合。5、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）扩散作用）扩散作用3）静电作用）静电作用 产生粘附结合的结合剂多数为有机结合剂，即在产生粘附结合的结合剂多数为有机结合剂，即在常温常温下或低温下下或低温下起结合作用、经起结合作用、经中温和高温热处理中温和高温热处理后会燃烧掉，如糊精、羧甲基纤维后会燃烧掉，如糊精、羧甲基纤维素，纸浆废液素，纸浆废液(木质素磺酸盐木质素磺酸盐)

16、、糖蜜、阿拉伯树胶等。、糖蜜、阿拉伯树胶等。6 6、凝聚结合：、凝聚结合：是指在粉体水体系悬浮液中是指在粉体水体系悬浮液中,加入凝聚加入凝聚(絮凝絮凝)剂，或调节剂，或调节pHpH值而使微粒子值而使微粒子(胶体粒子胶体粒子)发生凝聚而产生结合。发生凝聚而产生结合。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。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（一）、铝酸盐水泥（一）、铝酸盐水泥结合剂结合剂铝铝-50水水泥泥铝铝-60水水泥泥铝铝-70水水泥泥烧结氧化

17、烧结氧化铝水泥铝水泥电熔氧化铝电熔氧化铝水泥水泥主要矿相主要矿相CACA2,CA（次（次之）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慢水化较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（工业氧化铝优质石灰石制成），其它的为高铝水泥（铝矾土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

18、成）。石灰石制成）。化学组成：化学组成：AlAl2 2O O3 3，CaOCaO，和，和FeFe2 2O O3 3，SiOSiO2 2等等矿物组成：矿物组成：CACA，CACA2 2，C C1212A A7 7 ，C C2 2ASAS，C C4 4AFAF，有的还有，有的还有A A（刚玉）（刚玉）CACA是高铝水泥的主要矿物是高铝水泥的主要矿物，具有，具有很高很高的水硬活性，凝结虽不的水硬活性，凝结虽不甚快，但甚快，但硬化硬化迅速，是高铝水泥强度，特别是迅速，是高铝水泥强度，特别是早期早期强度的主强度的主要来源。要来源。CACA2 2在氧化钙含量较低的水泥中含量较多，其水化硬化慢，在氧化钙含量

19、较低的水泥中含量较多，其水化硬化慢，早期强度低而早期强度低而后期后期强度高。强度高。C C1212A A7 7水化快，凝结迅速，但强度不高。水化快，凝结迅速，但强度不高。C C2 2ASAS不发生水化反应，对水泥的水化和硬化无积极作用。不发生水化反应，对水泥的水化和硬化无积极作用。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较致密的浆

20、体结构，早期强度显著增长。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稳定的为稳定的C3AH6(立方晶，立方晶，粒状晶体粒状晶体，晶体间结合能力差，晶体间结合能力差)。强度顺序：强度顺序：CAH10C2AH8C3AH6影响因素：矿物组成和水灰比。影响因素：矿物组成和水灰比。加热时强度变化：见图加热时强度变化：见图9-69-6和和9-79-7使用温度：普通高铝水泥使用温度：普通高铝水泥13001300，15001500以下以下 低钙低钙高铝水泥高铝水泥16001600以上以上水水玻玻璃璃是是由由原原硅

21、硅酸酸钠钠(2Na2OSiO2)、正正硅硅酸酸钠钠(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分子比。分子比。低温下低温下n=2.3-3.0n=2.3-3.0，碱性喷补料，碱性喷补料n=2.5-2.7n=2.5-2.7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。（二）、水玻璃（二）、水玻璃干燥条件下：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

22、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，促进硬化速度。剂，促进硬化速度。2Na2OnSiO2+Na2SiF6+2(2n+1)H2O6NaF+(2n+1)Si(OH)4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，呈呈酸性，酸性，PH值为值为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，

23、混合液碱度下随着反应的进行，混合液碱度下降，促进相关水解反应的进行，使降，促进相关水解反应的进行，使硅氧凝胶硅氧凝胶不断析出并凝聚。不断析出并凝聚。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的的浓度，促进凝结；浓度，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，加加速了水玻璃水解，促进凝结；速了水玻璃水解，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，保保证了凝结的正常进行和发挥作

24、用。证了凝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。加入影响耐火性质，适量少加为宜。加入量为水玻璃用量的量为水玻璃用量的1012水玻璃和氟硅酸钠形成的凝固体加热过程中的物理化学变化水玻璃和氟硅酸钠形成的凝固体加热过程中的物理化学变化1）开始加热）开始加热在在400度；（脱水，强度增长）度；（脱水，强度增长）2）700度左右时；（结晶，保持强度）度左右时；（结晶，保持强度）3）加热至）加热至8001000度时；度时；（熔融，热态强度下降）（熔融，热态强度下降）（三）、磷酸盐结合剂磷酸铝（三）、磷

25、酸盐结合剂磷酸铝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出良好的粘结性能现出良好的粘结性能（三聚磷酸钠和六偏磷酸钠是最为常见的结合剂与减水剂）。（三聚磷酸钠和六偏磷酸钠是最为常见的结合剂与减水剂）。磷磷酸酸铝铝多多是是由由Al(OH)Al(OH)3 3和和H H3 3POPO4 4反反应应而而得得的的，中中和和程程度度的的不不同同，分分别别形形成成Al(HAl(H2 2POPO4 4)3 3、AlAl2 2(HPO(HPO4 4)3 3和和AlPOAlPO4 4(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

26、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（不不能能做做碱碱性性材材料料的的结结合合剂），剂），当直接使用磷酸铝时，都希望采用含当直接使用磷酸铝时，都希望采用含AlAl2 2(HPO(HPO4 4)3 3较多的材料。较多的材料。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，使结合体获得

27、强度。属于使结合体获得强度。属于热硬性结合剂。热硬性结合剂。加热变化加热变化:500以前主要脱水，密度降低，但由于聚合作用强度提高。以前主要脱水，密度降低，但由于聚合作用强度提高。500-900热态强度提高，形成脱水产物，膨胀使结构密实。热态强度提高，形成脱水产物，膨胀使结构密实。900-1000由于分解产生由于分解产生P2O5同时磷酸铝晶型转化。同时磷酸铝晶型转化。1000-1300-1500，磷磷酸酸盐盐分分解解，留留下下高高活活性性Al2O3与与其其他他物物质质产产生烧结。生烧结。结合硬化机理：结合硬化机理：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

28、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氧化化镁镁快快速速持持续续地地水水化化生生成成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)2（四）、氯化镁结合剂（四）、氯化镁结合剂MgO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

29、续续水水化化，使使Mg(OH)2得得以以大大量量形形成成，成成为为连连续续的的结结晶晶体体骨骨架架结结构构，使使结结合合体体的强度提高。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，促进固相反应，有，促进固相反应，有利于烧结利于烧结。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。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铝凝胶体化铝凝胶体而凝结硬化。而凝结硬化。Al2(SO4)3+2H2OAl2(SO4)2(OH)2

30、+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温度下水温度下水解不超过解不超过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。结合剂发展方向：结合剂发展方向：1.1.无水泥，低水分、低挥发份。无水泥，低水分、低挥发份。2.2.微粉，热硬性、火硬性。微粉，热硬性、火硬性。（五）、硫酸铝（五）、硫酸铝六、微粉结合六、微粉结合(微米技术）微米技术）（发展最到前端（发展最到前端“纳米技术纳米技术”）高高

31、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。上上世世纪纪8080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细细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、提提高高坯坯体体的的致密度致密度。A A1 1100nm 100nm 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 B B0.10.110m 10m 一般陶瓷材料一般陶瓷材料各各专专业业有有关关微微粉粉的的称称呼呼存存在在差差异异：微微粉粉、超超微微粉粉、细细粉粉

32、、超超细细粉、微粒子、微颗粒、超微颗粒、亚微粒子、极微粒子。粉、微粒子、微颗粒、超微颗粒、亚微粒子、极微粒子。下面的归纳供同学们参考：下面的归纳供同学们参考：粉体粉体粒径：粒径：101010103 3m m 微微粒粒子（微粉）粒径：子（微粉）粒径：0.1 0.11010m m 超微超微粒粒子（超微粉）粒径：子（超微粉）粒径：1 1100nm 100nm 极微极微粒粒子粒径：子粒径：1nm 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%粘土质粘土质浇注料的使用温度为浇注

33、料的使用温度为13001450；轧钢加热炉、竖；轧钢加热炉、竖窑和回转窑预热带等的内衬。窑和回转窑预热带等的内衬。高铝质高铝质浇注料的使用温度为浇注料的使用温度为14001550；热处理炉内衬和；热处理炉内衬和烧嘴，电炉出钢槽、石灰竖窑高温段等的内衬。烧嘴，电炉出钢槽、石灰竖窑高温段等的内衬。刚玉质刚玉质浇注料使用温度为浇注料使用温度为15001650，主要用于作各种，主要用于作各种高温炉和高温构件的衬体，浸渍管外衬，喷射冶金和吹氩整高温炉和高温构件的衬体，浸渍管外衬，喷射冶金和吹氩整体喷枪的衬体，钢包精炼炉体喷枪的衬体，钢包精炼炉(LF炉炉)炉盖等。炉盖等。在配料方面，低水泥和超低水泥结合浇

34、注耐火材料同普通浇注耐在配料方面，低水泥和超低水泥结合浇注耐火材料同普通浇注耐火材料所不同的是在由耐火细粉和结合剂组成的基质中，火材料所不同的是在由耐火细粉和结合剂组成的基质中，用微粉用微粉（指粒度小于（指粒度小于10m）来）来取代取代部分或大部分铝酸钙水泥，再加入少量部分或大部分铝酸钙水泥，再加入少量分散剂分散剂使使微粉微粉均匀地均匀地分散分散于骨料颗粒之间，于骨料颗粒之间，填充填充在亚微米级的空隙在亚微米级的空隙中，从而形成中，从而形成均匀致密均匀致密的组织结构。的组织结构。振动型低水泥和超低水泥浇注料的振动型低水泥和超低水泥浇注料的配料组成配料组成一般为：耐火一般为：耐火骨骨料料6070

35、%、耐火、耐火粉料粉料1822%、铝酸钙水泥、铝酸钙水泥37%（低水泥型）或（低水泥型）或12%（超低水泥型），氧化硅（超低水泥型），氧化硅微粉微粉（或氧（或氧化铝微粉）化铝微粉）36%，微量，微量分散剂。分散剂。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水合合键键破破坏坏而而使使中中温温强强度度下下降降引引发发的的问题，有利于材料问题，有利于材料中温强度中温强度的提高。的提高。一般混合程序：一般混合程序：先先将各种粒级的原料将各种粒级的原料干混干混23分钟，分钟，再加水再加水湿混湿混46分钟。分钟。与传

36、统水泥浇注料相比，低水泥和超低水泥浇注料具有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：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，材料的抗渣性能、高温强度和荷软会得以提高。材料的抗渣性能、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），这两个物相都是低熔相低熔相。2）加入的）加入的水较少水较少，只有普通浇注料的，只有普通浇注料的1/21/3，材料的，材料的气孔率气孔率较较低，体积密度提高

37、。低，体积密度提高。名名称称特特点点铝铝-50水泥耐水泥耐火浇注料火浇注料快硬高强、快硬高强、价廉易得价廉易得、施工方便、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水泥耐水泥耐火浇注料火浇注料耐火性能优于高铝水泥，是一种较好得筑炉材耐火性能优于高铝水泥，是一种较好得筑炉材料；料；铝铝-70水泥耐水泥耐火浇注料火浇注料水化速度较慢，后期强度大，耐火度高，中温水化速度较慢，后期强度大，耐火度高，中温强度下降较少，强度下降较少，热震稳定性和耐磨性热震稳定性和耐磨性好；好；烧结氧化铝水烧结氧化铝水泥耐火浇注料泥耐火浇注料荷重软化温度高，高温强度大，抗渣性能较好，

38、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；电熔氧化铝水电熔氧化铝水泥耐火浇注料泥耐火浇注料快硬高强，高耐火度，高荷重软化温度，体积快硬高强，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。稳定性好，耐磨性好，抗剥落性强。通常将通常将不含水泥不含水泥而依靠加入而依靠加入微粉微粉或或溶胶溶胶产生凝聚结产生凝聚结合的可浇注成型的耐火材料称为合的可浇注成型的耐火材料称为无水泥耐火浇注料无水泥耐火浇注料。1）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，以提高耐火浇注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；料的高温性能；2）水用量

39、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，以防加热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；后水分逸出，空隙增多，结构疏松，使各种使用性能下降；3）耐火粉料耐火粉料粉料越细，细粉量越多，有利于粉料越细，细粉量越多，有利于减少水泥和水减少水泥和水的用量；的用量；4）耐火骨料耐火骨料形状越不规则越好，尽量不要使用形状越不规则越好，尽量不要使用片状片状骨骨料；料；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：5）外加剂外加剂减水剂减水剂三聚、六偏等；三聚、六偏等；促凝剂促凝剂 NaNa2 2COCO3 3

40、、NaNa2 2SiOSiO3 3缓凝剂缓凝剂 NaClNaCl、AlClAlCl3 3、硼酸等；、硼酸等；膨胀剂膨胀剂 ”三石三石”；烧结剂烧结剂软质粘土、金属硅等；软质粘土、金属硅等；6)6)养护制度养护制度为防止水泥早期脱为防止水泥早期脱水使浇注料表面疏松，所以，铝水使浇注料表面疏松，所以，铝酸盐水泥浇注成型促凝后，应在酸盐水泥浇注成型促凝后，应在潮湿环境中养护潮湿环境中养护2 23 3天天；六、碱性耐火浇注料六、碱性耐火浇注料以以MgO为主要成分的耐火物料制成的粒状和粉状材料，加入结为主要成分的耐火物料制成的粒状和粉状材料，加入结合剂和外加剂配制而成的浇注料。合剂和外加剂配制而成的浇注

41、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。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MgClMgCl2 2、MgSOMgSO4 4、水水玻璃、多聚磷酸盐和玻璃、多聚磷酸盐和微粉微粉等。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、抗抗碱碱性性渣渣的的能能力力强强，耐钠盐熔融物侵蚀能力强。耐钠盐熔融物侵蚀能力强。缺点：抗缺点：抗渣渗渣渗透性较差，易剥落（透性较差，易剥落（渣和砖的热膨胀系数不一致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

42、。，易水化及干燥过程容易产生裂纹。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内保持较高可塑性的不定形耐火材料。保持较高可塑性的不定形耐火材料。第四节第四节 耐火可塑料耐火可塑料二、可塑料应具备的基本性能二、可塑料应具备的基本性能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三、如何控

43、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，但也不能过高，一般高，但也不能过高，一般510，也可外加增塑剂。，也可外加增塑剂。增增塑塑剂剂的的种种类类：木木质质素素磺磺酸酸盐盐、木木质质素素磷磷酸酸盐盐、纸纸浆浆废废液等；液等；结合剂有结合剂有水硬性和气硬性水硬性和气硬性（要采取密封措施）之分，长（要采取密封措施）之分，长期储存还需要缓凝措施。期储存还需要缓凝措施。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，

44、质与酸反应，形成气体形成气体，使混合料膨胀，结构疏松，硬化强度下，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时间，使降，需要将混合料放置一段时间，使气体充分逸出，再加入气体充分逸出，再加入余下余下的结合剂，也可以加抑制剂与金属反应成络合物，从而的结合剂，也可以加抑制剂与金属反应成络合物，从而抑制膨胀抑制膨胀作用。作用。第五节第五节 干干式振动式振动(捣捣)料料 1 1、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（捣捣）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，靠靠加加热热时时结结合合剂剂或烧结剂产生强度或烧结剂

45、产生强度的一种不定形耐火材料。的一种不定形耐火材料。2 2、工艺原理：、工艺原理：掺加掺加低、中温低、中温高效复合烧结剂和高效复合烧结剂和超微粉超微粉，保证各温，保证各温度下物料的度下物料的化学结合和陶瓷结合化学结合和陶瓷结合；颗粒级配精细；在；颗粒级配精细；在较小振动力较小振动力下下物料物料易于易于流动，流动，堆积密度高堆积密度高。3.3.注意问题注意问题1)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(20(2030):(3030):(3040):(3040):(3040)40)2)2)结合剂的选择结合剂的选择

46、 环保、无异味，能够带来一定的强度。有有机和无机结合剂，如：环保、无异味，能够带来一定的强度。有有机和无机结合剂，如：树脂、硅酸钠等。树脂、硅酸钠等。4.4.施工施工模具是可带模具是可带烘烤烘烤的装置。的装置。由烧结镁砂，或烧结镁钙砂，和少量的由烧结镁砂，或烧结镁钙砂，和少量的低温结合剂低温结合剂与中、与中、高温烧结剂高温烧结剂组成的。组成的。加入低温结合剂的目在于将干式振（捣）料充填于中间加入低温结合剂的目在于将干式振（捣）料充填于中间包永久衬与内模胎之间的间隙（工作衬）后，经内模胎上包永久衬与内模胎之间的间隙（工作衬）后，经内模胎上的附着的附着振动器振动器振实后，带模振实后，带模烘烤烘烤至

47、至200-300200-300后即可脱膜，后即可脱膜，靠低温结合剂的靠低温结合剂的热固性热固性特性产生特性产生结合强度结合强度。一、连铸中间包用碱性干式振动（捣）料简介一、连铸中间包用碱性干式振动（捣）料简介 中间包也称为中间罐、中间盛钢桶或钢液分配槽，是连续中间包也称为中间罐、中间盛钢桶或钢液分配槽，是连续铸钢系统中使用耐火材料最多的一个热工设备。铸钢系统中使用耐火材料最多的一个热工设备。低温结合剂是用低温结合剂是用固态粉状固态粉状酚醛树脂酚醛树脂等。等。酚醛树脂酚醛树脂聚合结合聚合结合图示图示镁钙铁砂镁钙铁砂软质粘土软质粘土硼酸硼酸(H2BO3)或硼酐或硼酐(B2O3)等等中高温烧结剂包括

48、中高温烧结剂包括使用后残衬更易于拆除，永久层寿命提高；使用后残衬更易于拆除，永久层寿命提高；同中间包用碱性同中间包用碱性涂抹涂抹料和料和喷涂喷涂料相比较，用料相比较，用碱性干式碱性干式振振（捣）料具有如下优点：（捣）料具有如下优点：施工简便，烘烤施工简便，烘烤周期短周期短；有利钢液的有利钢液的净化净化；可多炉连铸，吨钢成本降低；可多炉连铸，吨钢成本降低；含含氧化钙氧化钙的碱性中间包工作衬有利于钢水的的碱性中间包工作衬有利于钢水的净化净化，因此中间，因此中间包用包用碱性干式碱性干式振动料可根据使用要求，由烧结镁砂和烧结振动料可根据使用要求，由烧结镁砂和烧结(或或电熔电熔)镁钙砂按不同比例配制成不

49、同氧化钙含量的干式振动料。镁钙砂按不同比例配制成不同氧化钙含量的干式振动料。材材质质镁镁质质镁钙质镁钙质主要化学成分主要化学成分MgO8560CaO-35冷态耐压强度冷态耐压强度MPa2503h102081815503h15251223冷态抗折强度冷态抗折强度MPa2503h344515503h5667体积密度，体积密度，g/cm3250处理后处理后2.32.42.22.4线变化率，线变化率，250处理后处理后0-0.30-0.5表表1 1 中间包干式振动料理化性能指标中间包干式振动料理化性能指标1)合理级配合理级配中中间间包包碱碱性性干干式式振振动动料料的的粒粒度度级级配配不不要要求求达达到

50、到最最紧紧密密堆堆积积，但骨料与粉料之比也要适当。粒度范围为但骨料与粉料之比也要适当。粒度范围为05mm，一一般般骨骨料料(100m)与与粉粉料料(100m)质质量量比比控控制制在在(6065)(3540)。二、二、生产和施工生产和施工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。分分为为有有机机和和无无机结合剂，如：树脂、硅酸钠等。机结合剂，如：树脂、硅酸钠等。3)施工施工中间包干式振捣料施工时必须注意防止发生中间包干式振捣料施工时必须注意防止发生偏析偏析而造成而造成衬体组织结构不均匀，衬体组织结构不均匀，加料要均匀，振动时间要加料要均匀，振动时间