水泥生产耐火浇注料

水泥生产耐火浇注料选用一、粘土结合耐火浇注料粘土结合耐火浇注料是用软质粘土作结合剂与铝硅质或刚玉莫来石质等耐火骨料、粉料和外加剂配制的可浇注耐火材料。粘土结合耐火浇注料按耐火骨料品种分为粘土质、高铝质、刚玉莫来石质和高铝轻质等。根据其性能特点又分为普通型和高强度型粘土结合耐火浇注料。粘土结合耐火浇注料主要由结合剂、耐火骨料、粉料和外加剂等组成。选用的结合粘土因产地不同，其化学成分、物理和耐火性能也不同。作为耐火浇注料用的粘土结合剂技术要求是：耐火度且具有较宽的烧结温度范围。在矿物组成中，应含有少量蒙脱石和云母等物质，使其具有较好的结合性能和可塑性。粘土粉细度小于干法水泥生产常用耐火材料选用技术其用量为将煅烧合格的硅铝质熟料或刚玉莫来石经破碎或再经粉磨制成耐火骨料和粉料。耐火骨料应用最多的是粘土熟料和高矾土熟料，最大颗粒尺寸一般为$&，用量为!&左右，耐火粉料为粘土耐火浇注料重要组成材料，应选择特级或一级高铝矾土熟料进行粉磨，有时也掺加氧化铝粉或刚玉粉，耐火粉料细度小于& ( &) 的应占)*以上，其用量为$! # +*。外加剂品种较多，根据粘土结合剂的特点和施工要求，主要选用分散剂和促硬剂。在粘土胶体分散系中，添加碱金属离子时能形成碱离子, 粘土。因为碱离子的正电性强，电位差大，粘土微粒间的斥力亦大，超过了范德华引力，即粘土的阳离子较多，微粒间隔增大，从而促进了粘土胶体的解胶，放出自由水，增强了粘土耐火浇注料的流动性，有利用于搅拌成型。作为粘土耐火浇注料的促硬剂，一般选用高铝水泥或纯铝酸钙水泥，其用量为& ( + # % ( &（外加）。粘土耐火浇注料混合搅拌时，两种外加剂同时添加，且要求在成型时保证有良好的流动性，在成型后限定的时间内，能使耐火浇注料获得足够的强度。因此常选用迟效促硬剂，在拌和成型过程中不影响分散剂的作用，成型的才逐渐使耐火浇注料发生凝聚与硬化。铝酸钙水泥具有上述特性，又有较高的耐火性能，因为该水泥遇水后发生水化和水解作用，析出-.（/0），所需要的时间足以满足粘土耐火浇注料的成型时间要求同时，形成的活性氧化铝与料中的二氧化硅作用，在达到一定温度时能发生二次莫来石化，也有助于改善粘土浇注料的体积稳定性和耐火性能的提高。另外，为了提高粘土耐火浇注料的某些性能，有时也添加超细粉和蓝晶石等外加剂。粘土结合耐火浇注料与水泥结合耐火浇注料相比，具有中温强度高、热态强度高、高温下体积稳定性好和耐剥落性强等特点。常用的粘土结合耐火浇注料的主要性能见表$& , % , $&)。表$& , % , $&) 常用粘土结合耐火浇注料的主要技术性能指标普通型高强度塑使用温度1 2 $%*& $3& $3*& $*&45+ /% 1 3+ # * * # 6+ 6& # 66 6+ # !6体积密度1 78, % + ( + # + ( % + ( +* # + ( %& + ( %& # + ( 3& + ( %* # + ( 3*常温耐压强度1 9:. + # % + ( * # * ( & 3 # ) + # 3常温抗折强度1 9:.$&2，%; & ( % # & ( ! & ( 3 # $ ( & & ( ) # $ ( + $ ( & # $ ( 3$&2，%; 3 # 6 * # ! ) # $+ ) # $+$3&2，%; ! # ! # $+ $& # $! $& # $+ !6 第十篇干法水泥生产耐火材料选用技术指标普通型高强度塑热态抗折强度加热线变化! 荷重软化温度! 根据炉窑等热工设备的使用温度等条件，合理选择不同品种的粘土结合耐火浇注料，也可以与金属或非金属锚固件共同使用。在轧钢加热炉、均热炉和烧结机点火炉等热工设备上，可用普通型粘土结合耐火浇注料作炉衬。其关键部位如烧嘴砖、水冷管包扎、均热炉炉口和突出带、混铁车脱硫喷枪和回转窑某些部位等，则采用高强度型粘土结合耐火烧注料。二、磷酸盐结合耐火浇注料磷酸盐结合耐火浇注料是以磷酸盐作结合剂配制的可浇注耐火材料。常用的磷酸盐结合剂有磷酸二氢铝、磷酸钠及正磷酸盐等，骨料则分为高铝质、粘土质、硅质和镁质等。磷酸盐结合耐火浇注料的组成与一般耐火浇注料相近。磷酸铝、磷酸与中性及酸性骨料在常温条件下只发生缓慢反应，为赋予浇注料常温硬化性能，必须使用硬化剂。硬化剂有活性氢氧化铝、滑石、氟化铵、氧化镁、碱性氯化铝、纯铝酸钙水泥等。氧化镁是普遍应用的硬化剂，促硬效果好，但反应生成的磷酸镁耐热性差，致使热态强度下降，以氧化镁作硬化剂其硬化时间随气温不同而变化显著。磷酸铝、磷酸与骨料反应，因生成不溶物会导致材料产生时放变化，即保存一段时间后材料施工性能下降乃至失效。当以磷酸二氢铝液体为结合剂时，极易迅速发生下述反应，引起时效变化。磷酸铝、磷酸与骨料以及原料中所含铁的反应会影响时效变化。混练泥料对混练机本身也有腐蚀作用，将导致设备损坏，所以材料中必须加入时效抑制剂及有缓解作用的外加剂。磷酸盐结合浇注料具有抗热震性好、耐压强度高、抗熔渣侵蚀性能好、耐冲击力强等特性。磷酸盐结合耐火浇注料的技术性能见表第三章干法水泥生产常用耐火材料选用技术 磷酸盐结合耐火浇注料的技术性能高铝质（结合剂为磷酸二氢铝）高铝质（结合剂为磷酸二氢铝）粘土质（结合剂为磷酸二氢铝）高铝质（结合剂为磷酸）抗热震性* 次:8水冷, . , . , . , .磷酸盐结合耐火浇注料忌用水和蒸汽养护，干燥温度较低时易形成吸湿性化合物焦磷酸=0 6( )-存放期间吸附空气中的水分后，还原成正磷酸破坏胶结性，丧失强度或软化，出现“潮解”现象。因此，这种耐火浇注料须在约0.8下干燥，使其形成磷酸铝或偏磷酸铝，其结构方能稳定。这种浇注料在热工窑炉上应用始于( 世纪. 年代，当时也称为磷酸盐耐火混凝土，一直广泛应用于冶金、机电以及化工等工业窑炉。三、水玻璃结合耐火浇注料水玻璃结合耐火浇注料是以水玻璃作结合剂配制的可浇注耐火材料。具有强度高，耐磨性、耐腐蚀性和抗热震性好等特点，适用于高温和有特殊要求的热工设备。水玻璃 %-: 第十篇干法水泥生产耐火材料选用技术结合耐火浇注料按骨料品种分为高铝质、粘土质、半硅质、硅质、镁质和铝镁质等耐火浇注料。采用水玻璃溶液作结合剂，材料来源广，但施工时需调整其溶液密度。同时。因水玻璃溶液较粘稠，增加了拌料和振动的时间。! 世纪# 年代后期，出现了速溶性固体水玻璃，可与耐火骨料和耐火粉料混装在一起，现场加水进行拌料，使用方便，也缩短了施工时间。水玻璃又称泡花碱（或泡化碱），是由碱金属硅酸盐组成的，化学通式为根据碱金属氧化物种类分为钠水玻璃、钾水玻璃和钾钠水玻璃。不定形耐火材料中常用的是液体钠水玻璃的摩尔比值称为模数时称为碱性水玻璃称为中性水玻璃。浇注料中钠含量的减少，可提高其耐火性能，因此一般选用中性水玻璃溶液作结合剂。用水玻璃结合剂配制的耐火浇注料，常温时难以硬化，需缓慢加热到左右并保温一段时间，才能使胶体凝聚硬化。当掺加氟硅酸钠等促硬剂后，无需加热方能加快硬化过程，即氟硅酸钠遇水后发生水解，生成的氟化氢与水玻璃溶液中产生的氢氧化钠中和而生成氟化钠，并使硅胶&（%)）1不断析出和凝聚，从而完成硬化过程，其总的反应式：!（*+! %! &%!）2 *+! &34 2 !（! ! 5 /）)! %!4*+3 2（! ! 2 /）& （%)）1水玻璃耐火浇注料的一般性能和使用温度见表/ 5 - 5 /，该料加热到6 7/0时，由于氟化钠和氧化钠的熔融，液相量增多，硅胶作用减弱，因此荷重软化温度较低，热态强度也有所下降。当严格控制浇注料中的钠含量，即用高模数水玻璃作结合剂，并尽量减少氟硅酸钠促硬剂和水玻璃的用量，则能提高其耐火性能。水玻璃耐火浇注料的常温强度高，加热过程中强度降低较小，因此具有较好的高温耐磨性能。同时，它具有较好的耐腐蚀性，即能抵抗除氢氟酸以外的酸介质和钠盐熔融物的侵蚀：例如粘土质和半硅质水玻璃耐火浇注料的耐酸度大于8-9，该料用酸浸泡一段时间后，其强度降低:9 7 -:9，绝对值仍大于!;?! %- . 16 . 1 ;%6#&%! . 1: . : . 4: , #耐压强度A ;+常温/# 7 ! !8 7 1 !6 7 -: 8#8 第三章干法水泥生产常用耐火材料选用技术指标高铝质粘土质半硅质镁质!# $ % & ( % $ () % *& (+ % *!&# & % & (, % $! ( % *& $ % $&!# & % & $ % & $ % $ !& % !,加热线变化-.!#，*/ 0 1 * % 0 1 & % 2 1 * 0 1 *荷重软化温度3 # !&$ % !) ! % !($ & % !& 4 !(体积密度3 5678 * ( 1 (* % ( 1 * ( 1 ! % ( 1 !& ( 1 , % ( 1 !& ( 1 ) % ( 1 )&使用温度3 # !$ ! ! !)在液态排渣的大型均热炉上，用高铝质水玻璃耐火浇注料预制块作炉墙工作衬，获得较好的使用效果。在炼钢厂的中、小型钢包上，采用铝镁质水玻璃耐火浇注料浇灌工作衬，整体性好，使用寿命比粘土质或高铝质衬砖的高! % $ 倍。在有色金属冶金和石油、化工等部门的热工设备上，粘土质、半硅质和镁质水玻璃耐火浇注料应用较多，其工作衬使用寿命比同材质的耐火砖衬提高! % ( 倍、造纸厂的碱回收炉有碱性熔融物及碱蒸气的侵蚀，用镁铬质水玻璃耐火浇注料作工作衬，其使用寿命与烧成镁铬砖衬相近，而材料成本显著降低。四、硫酸铝结合耐火浇注料硫酸铝结合耐火浇注料是以硫酸铝溶液作结合剂配制的可浇注耐火材料。根据使用条件不同选用不同品位的骨料与粉料。使用温度较低的可采用粘土骨料及粉料。使用温度较高的可采用高铝质或刚玉质材料作为骨料与粉料。耐火骨料的用量一般为). % +.，最大粒径一般为：, % !&77；耐火粉料用量为*. % $.。常用硫酸铝溶液密度为! 1 ( % ! 1 *5 3 67* ，其加入量为!(. % !,.。因硫酸铝溶液呈酸性，含有一定数量的硫酸根与亚硫酸根离子，会与骨料和粉料中的铁等反应，放出氢气，使浇注料发生膨胀，因此浇注料在成型前需困料($/ 以上。困料前先加入硫酸铝溶液总用量的+. %,.，困料后再加入余下的硫酸铝溶液。硫酸铝耐火浇注料成型后应在干燥空气中自然养护，在&#温度下养护*9 才符合强度要求。为加快硬化速度，需加入促凝剂。促凝剂一般采用矾土水泥，其加入量为(.% $.。为改善高温性能，可加入&. % !.结合粘土细粉，还可加入膨胀剂等材料以抵消浇注料的收缩。 , 第十篇干法水泥生产耐火材料选用技术硫酸铝结合耐火浇注料的强度随温度变化波动较大，因为在加热过程中发生一系列物理化学变化。常温下不加促凝剂凝固缓慢，加入促凝剂矾土水泥后会生成硫酸钙及硫酸铁、硫酸镁等。它们之间会相互作用形成长柱状或针状交叉生长的新物质（硫铝酸钙及硫酸铝铁等）沉淀析晶，促使浇注料凝结与硬化。但由于生成物不多，常温强度较低，在! # $%前热处理后强度与烘干后的强度相近。在& # %时硫酸铝和硫铝酸盐相继分解，放出()*气体，使浇注料结构疏松，强度降低。由于硫酸盐和硫铝酸盐分解得到的活性,发生固相反应生成莫来石等新物质并出现液相产生烧结，使强度显著增加。为克服%左右结构疏松、强度低的缺点，可适量加入磷酸溶液作为复合结合剂。在复合结合剂中磷酸相对含量为宜。硫酸铝耐火浇注料及硫酸铝与磷酸复合结合的耐火浇注料性能见表+ 1 * 1 +。表+ 1 * 1 + 硫酸铝耐火浇注料及硫酸铝与磷酸复合结合的耐火浇注料性能指标硫酸铝结合耐火浇注料硫酸铝复合结合耐火浇注料结合剂硫酸铝密度2 3451 * + 6 * + 6 *磷酸浓长2 0 7. 6 !硫酸铝：磷酸+ 8 + 8 +加入量2 0 +* 6 * +. 6 !热处理后耐压强度2 9:;+%，.7 +7 6 ! .* 6 +7%，* .= 6 ! !. 6 !热态耐压强度（+.%，+% +* +7+!硫酸铝结合浇注料使用温度随材质不同而异。粘土质的使用温度为+* # +*!%；高铝质的为+*! # +!%；刚玉质的为+! # +$!%。粘土质及高铝质的硫酸铝耐火浇注料可用于热处理炉、加热炉和均热炉内衬。刚玉质的硫酸铝耐火浇注料可用于高温窑炉内衬。五、普通铝酸钙水泥结合耐火浇注料普通铝酸钙水泥结合耐火浇注料是以普通铝酸钙水泥为结合剂配制的可浇注耐火材料。该浇注料经加水拌和、振动浇注成型、养护和烘烤后即可直接使用。既可以在工 =+ 第三章干法水泥生产常用耐火材料选用技术业炉上直接浇注成整体内衬，也可制成预制块砌筑工业炉内衬。使用温度随所采用的耐火骨料和粉料的耐火性能，以及水泥的性能不同而异。普通铝酸钙水泥有! 类：矾土水泥、铝 #$ 水泥和低钙铝酸盐水泥。其性能据此，浇注料也分 类即矾土水泥耐火浇注料、铝 水泥耐火浇注料和低钙铝酸盐水泥耐火浇注料。表%$ ! %& 普通铝酸钙水泥的理化性能类型化学成分( 耐压强度) *+, 凝结时间-./0& 12& 0! 3,0 %4 &4 54 &64 初凝终凝矾土水泥7 8 5 7! 8 7# ! 8 !7 9# : $ 7& : 7 #$ : $ $ : 7 8 % !6铝 #$ 水泥9 8 7 7; 8 #% &5 8 !% 9& : $ 7! : $ 7# : $ ! 8 # %# 8 &9低钙水泥! 8 9 #7 8 5$ &% 8 &9 7(，54 后基本达到极限强度。矾土水泥浇注料的质量取决于所采用的骨料和粉料的质量、骨料的粒度组成、水泥加入量、用水量和养护温度。对骨料要求烧结充分、致密、气孔率低、杂质含量低。骨料的粒度配比要求设计成最紧密堆积。因此宜采用多级配料，常用的级配为：%7 8 5 为&$(、5 8 ! 为&7(、! 8 % 为%$(、% 8 $ : $59 为%$(，小于$ : $59& 0逐渐转化成&3,012& 0!6& 0 和!3,012& 0!#& 0 所致。 ;6& 铝! # 水泥耐火浇注料是以铝! # 水泥为结合剂，与粘土质或高铝质骨料和粉料，按一定比例配成的可浇注耐火材料。铝! # 水泥的矿物组成以$%&() &*为主，约占#+，其余为$%&() &*和少量$%&() &*,-&。凝结硬化速度略慢于矾土水泥。水化过程放出的水化热也不如矾土水泥集中，一般在./ 内逐渐放完。在铝! # 水泥中，是先依靠$%&() &*水化，然后由$%&() &*水化时放出的水化热促进$%&() &*水化。因此要加快铝! # 水泥的凝结硬化速度，也可采用蒸汽对铝! # 水泥浇注料进行养护。但蒸汽养护的水化物为*$%&() &*0 &，这样养护后的烘干强度虽然不如常温下养护后的烘干强度，然而不存在由$%&() &*1#0 & 和$%&() &*20 & 转化为*$%&() &*0 & 时而造成的强度下降，强度损失小。另一方面，$%&() &*水化时有一定量的铝胶（() &*%3）生成，形成水化物晶体! 凝胶体混合胶结物，可减轻水化物晶体转化时引起的结构破坏。铝! # 水泥浇注料的强度发展速度比矾土水泥浇注科慢，养护./ 后才接近极限强度。一般./ 强度为4#56% 左右。加热后中温强度下降幅度也要比矾土水泥浇注料小些。铝水泥浇注料配比与矾土水泥浇注料相似。通常以铝矾土作为骨料和粉料。水泥加入量为1#+ 7 12+。由于铝! # 水泥中$%& 含量比矾土水泥低，其浇注料在高温下生成的低熔物相要少些，故使用温度比同材质矾土水泥浇注料要高些。低钙铝酸盐水泥浇注科是以低钙铝酸盐水泥为结合剂，与高铝熟料、或铝铬渣，或刚玉骨料和粉料按一定比例配合而成的可浇注耐火材料。低钙铝酸盐水泥的$%& 含量为1+ 7 8+，主要矿物为$%&() &*，几乎不含$%&() &*。这种耐火浇注料在常温下养护时强度增长很慢，养护早期强度低，到后期（约2/）才能达到最高强度，一般养护1/的强度仅为极限强度的14+ 7 1.+，*/ 为*4+ 7 8#+，./ 为4#+ 7 #+，1/ 为24+ 79#+，到2/ 时耐压强度可达4# 7 .#56%，因此为加速硬化速度，通常采用2# 7 1#:水蒸气养护，以促进$%&() &*水化，蒸汽养护1 7 8; 即可达到最高强度。但要比常温下养护的极限强度低些。这是因为蒸汽养护生成的水化物为*$%&() &*0 & 和铝胶，而不是$%&() &*1#0 & 和$%&() &*20 &。但经热处理后的强度下降率要比常温下养护的小些。低钙铝酸盐水泥浇注料的热态强度要比矾土水泥或铝! # 水泥浇注料高些。普通铝酸钙水泥耐火浇注料的使用温度取决于所采用的材料的耐火性能。以粘土熟料为骨料和粉料的浇注料，使用温度为1*# 7 184#:，以二三级高铝熟料为骨料和粉第十篇干法水泥生产耐火材料选用技术料的浇注料，使用温度为!# $ !%#&，以一级高铝熟料为骨料和粉料的浇注料，使用温度为!%# $ !%#&。为了提高使用温度，每种材质的浇注料中的基质（粉料）部分还可以用氧化铝含量更高一级的材料取代。如粘土质浇注料中的粉料可用二级或一级或特级高铝熟料粉取代；而高铝质浇注料中的粉料可用部分刚玉粉取代。普通铝酸钙水泥结合的浇注料应用范围很广，可以根据使用温度、使用条件差异分别选用不同类型铝酸钙水泥作结合剂，配加不同的致密或轻质耐火骨料和粉料。这类浇注料广泛用于冶金、石化、机械、建材等工业部门的各种热处理炉、加热炉、均热炉、锅炉、出铁和出钢槽、回转窑窑头和窑尾、石油化工反应器和各种热风管、阀门及烟囱的内衬等。六、纯铝酸钙水泥结合耐火浇注料纯铝酸钙水泥结合耐火浇注料是用纯铝酸钙水泥作结合剂，以高档耐火原料为骨料和粉料配制成的可浇注耐火材料。此类浇注料具有较高的耐火度和荷重软化温度，并具有力学强度高、耐磨性好、体积稳定、抗渣性好和抗还原性气体能力强等特点，最高使用温度可达!# $ !(#&。纯铝酸钙水泥结合浇注料的配比同普通铝酸钙水泥浇注料一样，只不过所用的铝酸钙水泥纯度高，化学成分主要为)*+ ,-和./,，杂质含量很少。纯铝酸钙水泥是用工业氧化铝和纯的石灰石或方解石、或工业碳酸钙为原料，按一定比例混合磨细后。采用烧结法或电熔法而合成的。其矿物组成主要是二铝酸钙（./,+)*+ ,-和少量的一铝酸钙（./,)*+ ,-）。但也有一种电熔纯铝酸钙水泥，其矿物组成主要是铝酸一钙和少量的六铝酸十二钙（!+./,)*+ ,-），以及一定量的!0 )*+ ,-掺合料。前者凝结硬化速度正常，初凝时间为!1 左右，终凝为2 $ (1；而后者是一种快凝水泥，初凝为!% $ -#345，终凝在1 之内。此种水泥一般需加缓凝剂方可使用。这类浇注料的耐火骨料和粉料通常采用特级矾土熟料、电熔或烧结刚玉、合成莫来石、镁铝尖晶石、铬刚玉、铝铬渣等。粒度组成根据使用条件和浇注料衬体厚度进行调整。最大粒度一般为%33。其骨料颗粒级配为% $ -33 占%6 $ %6，- $ !33 占+%6 $ -#6，小于*33 占+#6 $ +%6。其粉料粒度组成为：小于# 7 #(33 的大于8%6，其中小于# 7 #33 的占-#6。总的组成为耐火骨料占2#6 $ #6，耐火粉料占!%6 $+#6，纯铝酸钙水泥占!#6 $ +#6。加水量（外加）占(6 $ !#6，可掺加微量减水剂，以减少用水量，改善流动性，提高致密度。纯铝酸钙水泥结合浇注料的物理性能随所用的骨料和粉料的性能不同而异。如用 8(% 第三章干法水泥生产常用耐火材料选用技术刚玉骨料和粉料配制成的纯铝酸钙水泥浇注料，养护! 后的耐压强度为#$ % &$()；*$+，,#- 加热后密度为, . /& % ! . *$0 1 23! ，气孔率为*45 % ,$5，耐压强度为&$ %6$()，线变化率为$5；*&$+，!- 烧后的密度为, . /$ % ! . $&0 1 23! ，气孔率为*75 %*/5。耐压强度为6$ % 4$(). 线变化率为8 $ . &5。其线变化率为正的，主要是水泥中的9): 与; 炉炉盖衬体等。在机械工业中，用于各种感应炉内衬材料。在石油化工业中，用作催化裂化反应器的高温耐磨衬里等。七、低水泥、超低水泥耐火浇注料低水泥、超低水泥耐火浇注料是指铝酸钙水泥加入量低于45的可浇注耐火材料。按美国;? 规定，低水泥浇注料中要求9): 含量小于, . &5，一般在* . $5 % , . &5，当9): 含量小于* . $5时称为超低水泥浇注料。与普通耐火浇注料不同的是：低水泥、超低水泥浇注料基质中的部分或大部分铝酸钙水泥被化学成分与主材质相同或近似的超细粉取代。同时还加入适量的分散剂（减水剂）和一定量的迟效促凝剂。由于用超细粉取代部分铝酸钙水泥，因而这种耐火浇注料具有如下优点：（*）浇注料中的9): 含量较低，可减少材料中低共熔相的生成，从而提高了耐火度、高温强度和抗渣性；（,）浇注料的拌和用水量只有普通耐火浇注料的* 1 , % * 1 !（约在#5% 65之间），因而气孔率低、体积密度高；（!）成型养护后生成的水泥水化物少，在加热烘烤时不存在大量水合键破坏所导致的中温强度下降，而是随着热处理温度的提高而逐渐烧结，强度也逐渐提高。低水泥、超低水泥浇注料的材质有粘土质、高铝质、莫来石质、刚玉质和含碳与碳化硅质等，其配料组成为：耐火骨料、耐火粉料、适量超细粉、适量和少量铝酸钙水泥（作为迟效促凝剂）和微量的分散剂（高效解胶剂）。一般采用多级配料，分为& % !33、! %*33、* % $ . ,33、$ . , % $ . $7#33、$ . $7# % $ . $#33 和小于*!3。与同材质的普通耐火浇注料相比，低水泥、超低水泥耐火浇注料的物理性能更好，其抗渣渗透性和抗渣侵蚀性也好。典型的粘土质、高铝质和刚玉质低水泥浇注料的理化性能见表*$ A ! A *#。 /46 第十篇干法水泥生产耐火材料选用技术表! # $ # !% 典型的粘土质、高铝质和刚玉质低水泥浇注料的理化性能指标粘土质高铝质刚玉质化学成分& ()* +$ %$ , - ./ 0$12+* - ! -34+ 5 ! , 6 5 ! , - 5 ! , -最高使用温度& 7 !- !/- !.-最大颗粒尺寸& 88 / / /体积密度& 9:8# $ !7，!/; * , $ * , / $ , !7，$; * , */ * , -6 * , 06冷态耐压强度& !7，!/; !7，$; # , $ # , * # , *最高使用温度，$; ? , $ ? , - ? , -拌和需水量& / , / , - / , / , - % -法国拉法吉（A4B4C9D）公司首先于* 世纪. 年代初期研制成功低水泥耐火浇注料，之后又开发成功超低水泥耐火浇注料。6 年代已在世界各国得到推广应用。中国也于6 年代中期开发成功并得到推广应用。现已在冶金、石油化工、机械制造和建材等行业的工业窑炉上推广应用，取得较好的使用效果和经济效益。粘土质和高铝质低水泥浇注料可用作加热炉、均热炉、各种热处理炉和回转窑的内衬。莫来石质低水泥浇注料可作各种高温烧嘴内衬、加热炉水冷管包扎衬等，刚玉质和含铬刚玉质低水泥耐火浇注料可作炼钢电弧炉炉顶三角区内衬、钢水炉外精炼装置某些部件的衬体，如喷射冶金用整体喷枪衬体、EF 和GF 真空脱气装置的浸渍管衬体、工频感应炉内衬、石油化工催化裂化反应器的高温耐磨衬里等。()* +$ # 123 # 3 质低水泥浇注料用作高炉出铁沟、化铁炉出铁槽、铁水预处理用整体喷枪等的衬体。9+ # ()* +$质或()* +$ # 9+()* +$质的低水泥浇注料用作钢包和出钢槽等的内衬。八、无水泥耐火浇注料无水泥耐火浇注料是依靠超细粉或溶胶产生凝聚结合的无水泥可浇注耐火材料。 06. 第三章干法水泥生产常用耐火材料选用技术它有别于非水泥耐火浇注料（又称化学结合浇注料），非水泥耐火浇注料是不用水泥而依靠加入化学结合剂而产生结合的耐火浇注料。无水泥耐火浇注料是用与浇注料主要材料的化学成分相似的氧化物或合成化合物超细粉或氧化物溶胶作为结合剂。由于用超细粉或溶胶作结合剂，杂质含量低，因而不降低浇注料的耐火度和抗渣侵蚀性，而且在使用中可以产生自结合，有助于提高高温结构强度。无水泥浇注料是由耐火骨料和粉料、氧化物超细粉或溶胶、微量的解胶剂（或反絮凝剂）和适量的迟效性硬化剂组成的。无水泥浇注料主要是靠氧化物超细粉或溶胶产生凝聚结合，因此，对超细粉和溶胶均有一定的要求。无水泥浇注料中所用的氧化物超细粉有!#$、%&$ #、()$ #、*)#$等。其中采用较多的是!#$超细粉，它是在金属硅、硅铁合金冶炼过程中回收的烟尘，其生成过程如下：!#$ （ +）, (（+）!#（-）, (#（-）$!#（-）, #$ （ -）!$!#$ （ +）这类回收的!#$超细粉平均粒径为. / 0!1，呈球状，其表面积很大，且为无定形物质，活性很高，因而具有较好的结合强度。所用溶胶主要有氧化铝和氧化硅溶胶，氧化硅溶胶是用水玻璃经离子交换除去23,离子后制成的，也有用硅酸乙酯经水解后制成的。制备铝溶胶的方法有几种，最简单的方法是用金属铝与盐酸或三氯化铝反应制取。溶胶的胶粒大小在. / 4 5 4!1 之间，为胶体分散体系，体系具有很高的表面自由能，属热力学不稳定体系，因此加入凝胶剂（电解质）便可产生凝聚而赋予制品一定的结合强度。九、铝镁质耐火浇注料铝镁质耐火浇注料是以%&$ #和6-# 为主要成分的可浇注耐火材料。这种浇注料是碱性耐火浇注料的主要品种之一。施工时加入适量的水或液态结合剂经搅拌混合即可制成具有良好流动性的浇注料。浇注成型后在常温下凝结，烘烤后硬化。铝镁质耐火浇注料使用的原材料分天然与合成两种。天然原料多使用铝矾土熟料作骨料，镁砂粉与铝矾土熟料粉作基质，结合剂多使用水玻璃。这种浇注料典型理化指标为：含%&$ # 4.7 5 8.7，6-#97 5 407，:;$ # 0- ? 1 ，耐压强度$0 5 .6A3，烘干线收缩率. / $07 5 . / 07。使用温度为40. 5 48.B。浇注料在使用过程中于4$. 5 4.B下，%&$ #与6-# 反应生成镁铝尖晶石（6-#%&$ #）。以合成原料制成的铝镁质耐火浇注料化学纯度高，性能较好，这种浇注料多是使用工业氧化铝或特级铝矾上与轻烧氧化镁为原料，经研磨、成球、煅烧等工序预先合成镁铝 C99 第十篇干法水泥生产耐火材料选用技术尖晶石，然后以此为原料制成骨料和粉料配制而成，因此也称为尖晶石质浇注料。这种浇注料为保持它的优良高温性能，多使用纯铝酸钙水泥作结合剂制成低水泥浇注料。使用合成原料制成的铝镁浇注料理化指标为：!# $% & %，()* #+ ,-% & ,$%，./#* 0- 1 $%。密度+ 1 - & + 1 * 2 34+ ，气孔率56% & 57%，耐压强度*- & +$!89。荷重软化温度57- & 57$-:，烘干线收缩率- 1 -5% & - 1 -$%。铝镁质耐火浇注料具有优良的抗渣蚀性和抗热震性，它与一般低水泥结合的高铝浇注料相比，主要特点是抗熔渣渗透性好，在与熔渣接触的冶金设备内衬上使用耐侵蚀，抗剥落，粘渣较少，主要用于构筑钢包整体内衬。这种材料使用寿命较长，其原因是由于铝镁耐火浇注料中镁铝尖晶石的存在，能有效地阻止熔渣对内衬的渗透，内衬不形成段带结构，故在使用过程中不致产生结构应力导致内衬剥落。用铝镁耐火浇注料构筑钢包整体内衬时，多采用振动浇注料施工法，该法优点是借助于机械振动力的作用，增加浇注料的流动性和填充性，使内衬达到良好的致密度和强度，而且穿漏事故率低，使用安全。铝镁耐火浇注料主要用于构筑钢包整体内衬、铁水包内衬、中间包内衬和出钢槽整体内衬。十、碱性耐火浇注料碱性耐火浇注料是以氧化镁（!#）为主要成分的可浇注耐火材料。按材质可分为：镁质、铝镁质、尖晶石质、镁铬质、镁硅质和镁碳质等碱性浇注料。镁质（方镁石）耐火浇注料由电熔镁砂或烧结镁砂骨料及细粉配制而成，采用高镁水泥结合的镁质耐火浇注料具有纯度高、烧后线变化率小、荷重软化温度高等优点，但随着热处理温度的升高，特别是在6- & 5*-:之间由于镁砂水化生成的氢氧化镁脱水而失去胶结作用，耐火骨料和粉料的结合很疏松，固相反应又很弱，致使耐火浇注料的强度急剧下降，易发生疏松、剥落现象。水玻璃结合的镁质耐火浇注料具有强度高、抗碱性和钠盐熔融物侵蚀能力强等优点。但由于使用水玻璃作结合剂而带入大量的;9* #（或* #）和./#*，因而使镁质耐火浇注料的耐火性、荷重软化温度等大幅度降低，从而限制了水玻璃结合浇注料的最高使用温度。聚磷酸盐结合的镁质耐火浇注料具有烧后强度高，强度随热处理温度升高下降幅度小，荷重软化温度高，抗热震性较好等优点，但在高温下（56-:以上），由于8* #$大量挥发使镁质浇注料强度降低。一般情况下镁质浇注料采用聚磷酸钠作结合剂的较多。常用的有三聚磷酸钠、六偏磷酸钠等。聚磷酸盐的聚合程度和8* #$的含量对浇注料的强度影响较大。当聚磷酸盐的平均聚合度为*6 时浇注料 ,=, 第三章干法水泥生产常用耐火材料选用技术强度最大；另外，为了提高镁质耐火浇注料的高温强度，加入适量含钙材料（如碳酸钙等），以便在高温下生成结合强度高、高温下稳定存在的!# $#%$# $+ 4) 5 4 66) 第十篇干法水泥生产耐火材料选用技术理化性能指标体积密度! #$% & ()，*+ , - . /(0&()，&+ , - . *1抗折强度! 234 ()，*+ , 50&()，&+ , (加热线变化! 6 01()，&+ 7 8 . (镁硅质耐火浇注料包括用镁橄榄石配制的浇注料和用镁砂和硅石粉配制的浇注料。用氧化镁和9:;-超细粉配制的耐火浇注料具有施工性能好，用水量少等特点。当耐火浇注料中加入-6的硅粉时，可制得残余收缩极小的碱性耐火浇注料。随着9:;-添加量的增加，炉渣对浇注料的侵蚀程度趋向增加，而炉渣渗透深度趋向减少。典型镁硅质耐火浇注料理化性能见表( % & % /。表( % & % / 典型镁硅质耐火浇注料理化性能理化性能指标化学成分! 6 2; 519:;- ( &抗折强度! 234 (1)，-0+ ( &()，&+ 5 (*()，&+ 1 /显气孔率! 6 (1)，-0+ 5 -()，&+ * 5*()，&+ 1 5加热线变化! ) ()，&+ % ( . % ( . &*()，&+ % ( . & % ( . 1施工用水量! 6 1 . ( * . (镁铬质耐火浇注料由电熔镁铬砂或废镁铬砖砂及其细粉配制而成，或用镁砂、铬铁 = 第三章干法水泥生产常用耐火材料选用技术矿或氧化铬配制而成。其结合剂主要用聚磷酸盐、铝酸钙水泥、结合粘土、硫酸镁、重铬酸钾、氧化物超细粉等。但使用效果较好的是聚磷酸盐。使用聚磷酸钠和含钙材料组成的结合剂，由于在低温至高温下生成结合强度高的稳定!# $% #&$# $( （简称! 0 % *施工用水量) 4 + , 镁碳质耐火浇注料由电熔或烧结镁砂、石墨、沥青、液体酚醛树脂配制而成。为了改善其强度和抗氧化性需加入适量的金属粉剂（如铝粉、硅粉、镁粉、硅钙粉等）。为了控制浇注料的固化时间需添加有机酸作固定剂。镁碳质耐火浇注料不经加热可在常温下固化。一旦固化，加热时也不会变软、变形，从常温至*0009以上的温度范围内都具有稳定的强度。但同其他类型浇注料相比，其固化时间较难控制。同镁碳砖相比，其体积密度低，气孔率高，因而其强度及抗氧化性、耐冲刷性、耐侵蚀性均达不到同类镁碳砖的水平。镁碳质耐火浇注料在加热过程中易放出有害气体和可燃性气体。典型镁碳质耐火浇注料理化指标见表*0 1 2 1 *-。 -# 第十篇干法水泥生产耐火材料选用技术表! # $ # !% 典型镁碳质耐火浇注料理化指标理化性能指标化学成分& ()* + , +-固定碳! , !.体积密度& )/0# $ 12，$3 1 4 .5 , 1 4 6!2，$3 1 4 5 , 1 4 .显气孔率& 12，$3 ! , -!2，$3 1 , 1$耐压强度& (78 12，$3 5 , .!2，$3 ! , !1含镁铝尖晶石质耐火浇注料由各种刚玉、镁砂、高铝矾土和天然料合成镁铝尖晶石骨料及其细粉配制而成。结合剂采用纯铝酸钙水泥、氧化硅超细粉、氧化铝超细粉或聚磷酸盐等。由于天然料合成镁铝尖晶石具有耐高温、热膨胀系数小、耐钢水和钢渣侵蚀的优点，因而比在使用中生成的镁铝尖晶石的铝镁浇注料具有更好的使用效果。典型的镁铝尖晶石浇注料理化性能见表! # $ # !1。表! # $ # !1 典型的镁铝尖晶石浇注料理化性能理化性能指标体积密度& )/0# $ !2，153 1 4 %6!-2，$3 1 4 6-耐压强度& (78 !2，153 $ 4 51!$2，$3 !- 4 1-抗折强度& (78 !2，153 6 4 6-!$2，$3 15 4 加热线变化& !-2，$3 9 ! 4 !-化学成分& :;1 *$ .% 4 55()* 15 4 .-碱性耐火浇注料可广泛用于钢包内衬、= 真空吸嘴内衬、加热炉炉底、转炉永久衬、水泥回转窑内衬、焚烧炉内衬以及有色金属冶炼、玻璃等工业窑炉的内衬。 %$ 第三章干法水泥生产常用耐火材料选用技术十一、铬刚玉耐火浇注料铬刚玉耐火浇注料是以!# $%和&# $%为主要成分的可浇注耐火材料。属中性耐火浇注料。它是由粗骨料、细骨料和粉料按一定比例配合，并加入一定量的结合剂和外加剂共同组成的。该料适宜于浇注施工成型。施工时加入结合剂、促凝剂和适量的水，经搅拌混合即可制成具有良好流动性的浇注料。使用时粗、中、细骨料和粉料与结合剂的配比可根据需要调整，所用的结合剂有纯铝酸钙水泥和磷酸（或磷酸二氢铝），一般常用的配比见表() * % * (#(，理化性能见表() * % * (#。表() * % * (#( 铬刚玉浇注料配比和使用温度名称粒度+ ,配比+ -! 备注粗骨料. / (. #) %)中、细骨料) / . .) %.粉料0 ) 1 )2 (. %.纯铝酸钙水泥(. # / %（外加）工业磷酸3 / #)（外加） 密度为( 1 #. / ( 1 %45 + 6,%表() * % * (# 含铬刚玉质浇注料理化性能理化性能!铝酸钙水泥结合的磷酸结合的化学成分+ -!# $% !7) !7.&# $% / % % / .