含CA6-MA輕質(zhì)骨料的Al2O3-CaO-MgO輕質(zhì)澆注料的性能優(yōu)化.pdf

1、輕質(zhì)耐火材料尤其是高性能輕質(zhì)不定形耐火材料對(duì)于滿足苛刻使用條件下的隔熱保溫和使用安全性十分需要。滿足特定用途的新型輕質(zhì)原料及其澆注料成為耐火材料領(lǐng)域研發(fā)的熱點(diǎn)。六鋁酸鈣基耐火材料以其良好的抗高溫性、抗還原氣氛和抗堿性而受到重視。合成六鋁酸鈣和尖晶石復(fù)合的輕質(zhì)骨料及用以制備Al2O3-CaO-MgO系隔熱澆注料是輕質(zhì)耐火材料的一種新嘗試，其組成、顯微結(jié)構(gòu)和性能的優(yōu)化十分必要。本文開展了CA6：MA質(zhì)量比為7：3的CA6-MA輕質(zhì)合成料及以

2、其為骨料的Al2O3-CaO-MgO輕質(zhì)澆注料的性能優(yōu)化研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)以往合成CA6-MA輕質(zhì)料主要采用固體起始物料時(shí)CaO和 MgO分散度有限之不足，嘗試了以可溶性鹽CaCl2和MgCl2·6H2O分別替代碳酸鈣和菱鎂礦作為CaO和MgO源，研究了其對(duì)CA6-MA輕質(zhì)料的體積密度、強(qiáng)度和顯微結(jié)構(gòu)的影響。CaCl2和 MgCl2·6H2O受熱分解后參與目標(biāo)物相的生成反應(yīng)。當(dāng)部分或全部替代碳酸鈣、碳酸鎂后，均

3、可制得具有微孔結(jié)構(gòu)的 CA6-MA輕質(zhì)料。隨著這兩種鹽加入量的增加，輕質(zhì)料的體積密度下降，顯氣孔率增加。當(dāng)MgCl2·6H2O加入量為9％時(shí)，經(jīng)1450℃×3h燒制而得輕質(zhì)料的體積密度為1.05g/cm3，平均孔徑為0.7μm；當(dāng)CaCl2加入量為7%時(shí)，體積密度為1.10g/cm3，平均孔徑為0.9μm?？扇茺}加入量的變化明顯改變了料的顯微結(jié)構(gòu)。由MgCl2·6H2O和CaCl2分別引入的MgO和CaO分散更均勻，受熱分解后可形成彌散

4、的的細(xì)達(dá)納米級(jí)氣孔，阻礙了固相傳質(zhì)，材料不易燒結(jié)，有利于合成料保持高溫下的低體積密度和隔熱性。⑵針對(duì)CA6-MA輕質(zhì)料強(qiáng)度較低的問題，對(duì)比研究了四種煅燒制度的影響，即1450℃×3h，1600℃×0h、0.25h和0.5h對(duì)合成料體積密度及強(qiáng)度的影響。煅燒溫度的提高對(duì)強(qiáng)度改善有利。與 MgCl2·6H2O相比，引入 CaCl2更有利于提高輕質(zhì)料在高溫下的體積穩(wěn)定性，且隨其加入量提高，體積密度自1450℃×3h到1600℃×0.5h時(shí)的增

5、加率逐漸降低。通過以 CaCl2替代碳酸鈣，可較好解決高溫?zé)髲?qiáng)度和抑制體積密度增加難以兼顧的矛盾，可在較高溫度下燒制體密較低而強(qiáng)度有所提高的CA6-MA輕質(zhì)料。當(dāng)鈣源完全用CaCl2時(shí)，料的耐高溫性明顯提高。⑶為適當(dāng)減少集中分解并促進(jìn)燒結(jié)，以α-Al2O3微粉代替部分Al(OH)3以達(dá)到高的強(qiáng)度，同時(shí)添加適量燒失物以達(dá)到低體積密度。當(dāng)α-Al2O3微粉引入量為25%，燒失物加入量為20%時(shí)，經(jīng)1450℃×3h煅燒，可制得體積密度為1.

6、08g/cm3，強(qiáng)度指數(shù)為92%，以 CA6和 MA為主晶相，含少量剛玉相的 CA6-MA輕質(zhì)微孔料，比原同組成輕質(zhì)料的強(qiáng)度有顯著提高。以強(qiáng)度改進(jìn)后的配方和工藝參數(shù)批量生產(chǎn)了CA6-MA輕質(zhì)料，用其作骨料制備了 Al2O3-CaO-MgO輕質(zhì)澆注料。⑷在含有36%的CA6-MA輕質(zhì)骨料的澆注料中，研究了純鋁酸鈣水泥加入量分別為4%、6%、8%和10%時(shí)澆注料的體積密度、強(qiáng)度及其他性能，發(fā)現(xiàn)適宜的水泥加入量為6~8%。針對(duì)所制輕質(zhì)澆注料體

7、積密度偏大的問題，在基質(zhì)中引入可分解的氧化物前驅(qū)物。在含有42%的CA6-MA輕質(zhì)骨料、8%水泥、1.1%CaCO3和3.9%MgCO3的輕質(zhì)澆注料中，對(duì)比了 Al(OH)3加入量分別為0、1%、3%和5%時(shí)澆注料的各性能。引入可分解前驅(qū)物有助實(shí)現(xiàn)基質(zhì)微孔化，受熱后發(fā)生的原位反應(yīng)也有利于輕質(zhì)澆注料的性能。當(dāng)氫氧化鋁加入量為3%時(shí)，澆注料1600℃燒后的體積密度為1.48g/cm3，常溫耐壓強(qiáng)度為14MPa，常溫抗折強(qiáng)度為5.2MPa。與