氧化铝微粉对耐火浇注料性能的影响

氧化铝微粉对耐火浇注料性能的影响

2010-08-14 15:14

加入氧化铝微粉对耐火浇注料冷态强度、高温强度、热震稳定性、流动度及耐碱性的影响，比较了不同厂家氧化铝微粉在使用中的差异。结果表明：加入氧化铝微粉的试样与未加入氧化铝微粉的试样相比，中低温冷态强度和耐碱性能均有明显提高；抗热震稳定性能较差；高温冷态强度和高温强度略有降低；对流动度没有影响。使用不同厂家氧化铝微粉的浇注料强度有差异，针对本配方系统，浇注料使用氧化铝微粉B具有优良的力学性能。

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Al2O3的晶型有：α、γ、η、δ、θ、κ、χ等。当外界条件改变时，晶型会发生转变。在Al2O3的变体中，由于α-Al2O3（密度为3.99g/cm3）中的氧是最紧密堆集，故只有α-Al2O3（刚玉）是稳定的，其他晶型都不稳定，在加热时将转变成α-Al2O3。

除刚玉外，常见的Al2O3晶型应为γ-Al2O3，γ-Al2O3具有尖晶石结构，但在其结构中，某些四面体的空隙没有被充填，因而γ-Al2O3的密度

（3.65g/cm3）较刚玉小。当Al(OH)3加热脱水时，约在450℃形成γ-Al2O3，γ-Al2O3加热到较高温度转变为刚玉。但这种转变要在1000℃以上时，转化速度才比较快。

氧化铝的其他一些不稳定晶型也都是Al(OH)3加热脱水时，在不同条件下形成的。ρ-Al2O3为无定形态，但也有人认为它是介于无定形与晶态之间的过渡态。由于ρ-Al2O3是Al2O3各种形态中唯一在常温下能自发水化的形态，可以作为耐火材料浇注料的胶结剂，因此近年来受到了重视。

实验用主要原料如下：高铝矾土熟料，纯铝酸钙水泥，SiO2微粉，Al2O3

微粉。

骨料与基质料的质量比为76∶24，固定其他条件不变，改变Al2O3微粉的加入量：不加Al2O3微粉(试样1#)和加入4%的Al2O3微粉（试样2#），先干混1min后加适量水搅拌3min混匀，先用水泥胶砂流动度测定仪测其30s和60s的流动值，然后浇注成型，24h后脱模，脱模后养护24h。

试样经烘干（110℃×24h）和热处理后（1100℃×3h和1350℃×3h），分别测其体积密度、线变化率、冷态强度、高温抗折强度和耐碱性能，水冷法测试1100℃抗热震性。

1.对强度的影响

加入Al2O3微粉后的试样体积密度较未加Al2O3微粉的试样的体积密度要大，这是由于Al2O3微粉的密度大，颗粒粒径小，用Al2O3微粉代替矾土细粉增加了试样的堆积密度，进而使试样中的物料之间堆积更加紧密，其低温和中温性能好。但是矾土细粉中含有少量SiO2,可以与Al2O3反应生成莫来石，生成的莫来石提高了试样的力学性能，若Al2O3微粉代替矾土细粉后基质部分生成的莫来石含量减少，造成了试样高温力学性能的下降。

2.对流动性的影响

图1为试样在30s和60s的流动性测试结果，从图上可以看出用Al2O3微粉代替矾土细粉在流动性上对浇筑料几乎没有影响，对施工性能也没有造成影响。

3.对热震稳定性的影响

热震测试结果为：试样1#25次，试样2#6次，热震结果差异大的原因为未加入Al2O3微粉的试样中生成的莫来石相为纤维状，具有增强作用，提高了热震稳定性，而且莫来石纤维与基质相在温度骤变的状态下由于导热系数不同，产生微裂纹，微裂纹的存在吸收了大量的热应力，从而大大提高了抗热震效果。

4.对耐碱性能的影响

图2和图3是试样耐碱性能的比较，其中没有加入氧化铝粉的耐碱块侧面出现很明显的“碱裂”，裂纹宽度达到2~3mm（二级耐碱）；而加入氧化铝粉的耐碱块没有出现明显的裂纹，拐角的脱落是切割机切割不均匀所导致的（一级耐碱）。这表明浇注料的耐碱性能也是与组织结构密切相关的，浇注料的结构越致密，结构缺陷越少，则其耐碱性能也就越好。

5.不同厂家氧化铝微粉对耐火浇注料的影响

除氧化铝外，其他组分保持不变，分别加入不同厂家的氧化铝微粉，进行对比试验。对试样的力学性能，线变化率及流动值进行比较。比较看出试样在加入不同氧化铝后，随着氧化铝种类的改变，在110℃和1350℃下试样的冷态抗压强度的变化规律与抗折强度变化规律基本相同，只是个别种类的氧化铝的抗压与抗

折变化不一致，可能是试验误差所致。而在1100℃，试样的抗压强度和抗折强度变化差距较大，抗压强度和抗折强度变化规律不一致。造成这种结果的因素是多种的，不同的氧化铝所起的作用不同，应在微观方面进行探讨，需要深入的进行研究。

总体上看，含氧化铝微粉B的试样在高、中、低温下的冷态抗压强度较其他氧化铝微粉的试样而言，强度最高，在浇注料使用氧化铝微粉B可达到在不同温度条件下具有优良的力学性能。

图4为添加不同氧化铝微粉的试样在30s和60s流动值的结果，所有试样在30s及60s的流动值相差很小，表明不同氧化铝微粉对浇注料的流动性影响不大，不影响浇注料的成型。

加入氧化铝微粉的试样与未加入氧化铝微粉的试样相比，中低温冷态强度和耐碱性能均有明显提高；抗热震稳定性能较差；高温冷态强度和高温强度略有降低；对流动度没有影响。

使用不同厂家氧化铝微粉的浇注料强度有差异，针对本配方系统，浇注料使用氧化铝微粉B具有优良的力学性能。