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 高鋁水泥(ni)與磷(lin)酸鹽(yan)結合劑在(zai)耐火澆注料的使用

 

磷酸鹽結合劑的物理化(hua)學性質

     無水純凈的磷酸為無色的斜方柱狀晶體，易溶于水，熔點42℃，P205＝72%。磷酸一般為無色粘稠的液體，是不揮發非氧化性中強酸。磷酸為高沸點的三元酸（k1－7．1X10^-3，k2＝6．3X10^-8、k3＝4．4×10^-3），與大多數金屬易迅速反應，析出氫氣和生成相應的磷酸鹽：與堿性氧化物反應可以生成三種類型的鹽（正鹽、一氫鹽、二氫鹽），至于生成那種鹽主要根據磷酸與堿的量來確定，一般與弱堿性
氧(yang)化物作(zuo)用(yong)以生成(cheng)酸式磷酸鹽為主(zhu)。

磷酸二氫鋁

    磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)二氫鋁(lv)(lv)(lv)膠(jiao)(jiao)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)是(shi)由(you)磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)（HPO1）和(he)氫氧化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)A1（OID為(wei)(wei)(wei)原料配(pei)制的(de)(de)(de)(de)：將15．9g的(de)(de)(de)(de)磨細(xi)的(de)(de)(de)(de)A1（OlD）3與濃度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)60％（比重(zhong)1．42g／cm）的(de)(de)(de)(de)100gHO，混合后(hou)，加熱到60－80℃，約1h，或煮(zhu)沸8－10min。正磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)（HPO1）和(he)氫氧化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)反應的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)和(he)程(cheng)度(du)(du)（Nm）不同而形(xing)成(cheng)各種磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)膠(jiao)(jiao)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)，這(zhe)(zhe)里的(de)(de)(de)(de)Nm＝A1O／PO100％（克分子）。正磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)HPO的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)和(he)程(cheng)度(du)(du)最小Nm＝0，磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)APO的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)和(he)程(cheng)度(du)(du)最大Nm＝100％。中(zhong)(zhong)和(he)程(cheng)度(du)(du)對磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)膠(jiao)(jiao)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)凝性(xing)(xing)能影響(xiang)最大，只有酸(suan)(suan)(suan)(suan)性(xing)(xing)磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)（Nm100％）才具有膠(jiao)(jiao)凝性(xing)(xing)能。Nm為(wei)(wei)(wei)3367％的(de)(de)(de)(de)磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)膠(jiao)(jiao)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)都具有良好(hao)的(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)凝性(xing)(xing)能。以Nm＝35－48％水(shui)分不大于60％的(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)結(jie)(jie)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)膠(jiao)(jiao)凝性(xing)(xing)為(wei)(wei)(wei)最好(hao)中(zhong)(zhong)和(he)程(cheng)度(du)(du)Nm〈30％的(de)(de)(de)(de)磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)是(shi)透(tou)明的(de)(de)(de)(de)粘稠(chou)液(ye)體，Nm＝30－70％的(de)(de)(de)(de)是(shi)乳白(bai)色的(de)(de)(de)(de)粘稠(chou)懸浮液(ye)。大多(duo)數人認(ren)為(wei)(wei)(wei)磷(lin)(lin)(lin)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鋁(lv)(lv)(lv)溶(rong)液(ye)是(shi)由(you)HA1（PO1）22H0組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)。這(zhe)(zhe)些溶(rong)液(ye)是(shi)一(yi)種無(wu)毒的(de)(de)(de)(de)多(duo)電解質(zhi)溶(rong)液(ye)，對皮(pi)膚的(de)(de)(de)(de)侵蝕比水(shui)玻璃小得多(duo)。

磷酸(suan)鹽結(jie)合(he)的高鋁(lv)質(zhi)耐火材料膠凝硬化和增強(qiang)機制

    磷酸鹽結合的高鋁水泥質耐火材料(liao)的(de)硬化(hua)(hua)機理是磷(lin)酸(suan)(suan)鹽膠(jiao)結(jie)劑(ji)與物料(liao)的(de)化(hua)(hua)學(xue)反應和黏附膠(jiao)結(jie)的(de)結(jie)果。化(hua)(hua)學(xue)反應是由于(yu)生成含水的(de)磷(lin)酸(suan)(suan)二氫(qing)鋁，磷(lin)酸(suan)(suan)一氫(qing)鋁以及它們(men)的(de)聚(ju)合(he)作用。膠(jiao)結(jie)劑(ji)中的(de)正磷(lin)酸(suan)(suan)和磷(lin)酸(suan)(suan)鹽完全中和時則生成不溶于(yu)水的(de)磷(lin)酸(suan)(suan)鋁，從而材料(liao)具有(you)強度。

    膠結(jie)劑(ji)中(zhong)(zhong)原有的(de)或新生成(cheng)的(de)不(bu)同中(zhong)(zhong)和程(cheng)(cheng)(cheng)度的(de)磷酸(suan)鹽(yan)起(qi)初(chu)在(zai)材(cai)料(liao)中(zhong)(zhong)處于(yu)膠體(ti)狀態，而材(cai)料(liao)顆粒表面上存在(zai)一層磷酸(suan)鹽(yan)或正磷酸(suan)鹽(yan)的(de)膠體(ti)薄膜，起(qi)黏附作(zuo)(zuo)用，但(dan)強度較低。在(zai)干燥過程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，材(cai)料(liao)受熱而失去(qu)物理(li)水和部分化(hua)(hua)(hua)(hua)學結(jie)合水，提高了磷酸(suan)鹽(yan)的(de)濃度。同時(shi)，加(jia)熱過程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)磷酸(suan)鹽(yan)與氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物反(fan)應(ying)，磷酸(suan)二(er)氧鋁轉化(hua)(hua)(hua)(hua)為磷酸(suan)一氫鋁，這樣材(cai)料(liao)由黏附作(zuo)(zuo)用轉化(hua)(hua)(hua)(hua)為化(hua)(hua)(hua)(hua)學作(zuo)(zuo)用。

    加熱有(you)助于膠(jiao)結劑中產生新的(de)(de)化(hua)合物，也提(ti)(ti)高(gao)了黏附性能，且膠(jiao)體(ti)(ti)狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)磷酸(suan)鹽轉變成(cheng)結晶狀(zhuang)(zhuang)的(de)(de)，因此(ci)，材料強(qiang)度(du)得到提(ti)(ti)高(gao)。隨著(zhu)加熱溫度(du)提(ti)(ti)高(gao)，強(qiang)度(du)進一步提(ti)(ti)高(gao)，是由于形成(cheng)AIPO4和A1の2的(de)(de)鏈狀(zhuang)(zhuang)和環狀(zhuang)(zhuang)四面體(ti)(ti)構成(cheng)聚合骨架的(de)(de)結果。

    磷(lin)酸鹽(yan)結(jie)合的(de)(de)高鋁質耐火材料在(zai)中溫(wen)下(xia)（300－1000℃）加(jia)熱實際(ji)上沒有強(qiang)(qiang)度(du)損(sun)失，或損(sun)失不大。這是因(yin)為化(hua)學結(jie)合水是逐(zhu)(zhu)漸失去(qu)的(de)(de)，磷(lin)酸鹽(yan)膠(jiao)結(jie)作(zuo)用逐(zhu)(zhu)漸被陶瓷結(jie)合作(zuo)用所代替的(de)(de)緣故。些磷(lin)酸鹽(yan)在(zai)1000－1200C由(you)結(jie)晶狀態(tai)轉化(hua)成(cheng)液相(xiang)，在(zai)此溫(wen)度(du)范圍內材料存(cun)在(zai)液相(xiang)是有利的(de)(de)，它可以加(jia)速材料的(de)(de)低(di)溫(wen)燒結(jie)，提高材料的(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)。

磷(lin)酸鹽(yan)結合(he)的高鋁質(zhi)不定(ding)形(xing)耐火材料

    我(wo)國于70年(nian)代初研制了性能優良的用于砌筑高爐用的高鋁磚的701泥漿。其(qi)(qi)配比(bi)為(wei)(wei)，A2O3含量(liang)＞70％的高鋁礬(fan)土熟料，粒度(du)要求(qiu)＜0．125mm，其(qi)(qi)中＜0．088mm占65－80％，結(jie)合(he)劑(ji)為(wei)(wei)濃度(du)85％，比(bi)重1．7的工業磷酸(suan)15－17．5％（外加），增塑劑(ji)為(wei)(wei)濃度(du)1－4％的牛皮膠水(shui)18－24％（外加）。環境溫度(du)20℃，以上(shang)，泥漿經(jing)24h困料后(hou)即(ji)可使(shi)用。

    該泥漿還可用于焦爐噴補。701泥漿性能如下：耐火度＞1770℃，抗渣，抗鐵性能均優于鋁酸鹽水泥，熱膨脹率與高鋁磚(zhuan)(zhuan)近(jin)似，加熱到(dao)1400C為1～－1．2％：加熱到(dao)300℃以上就具有(you)一定(ding)的粘結(jie)強度，1400℃燒后冷態強度為4．0－12．0MPa：1350℃的熱態粘結(jie)強度為1．2－5．0MPa：該(gai)泥漿保水性好，採磚(zhuan)(zhuan)時間(jian)（粘結(jie)時間(jian)）20－30s不流淌，無花臉和(he)空隙。

 

 

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