不定形耐火材料.docx

不定形耐火材料不定形耐火材料是指：由一定颗粒级配的耐火集料(骨料和粉料)，结合剂和外加剂组成的湿状一或半湿状、或干状，可直接用于构筑或修补工业窑炉衬体的耐火材料称为不定形耐火材料。此类材料构筑衬体可形成无接缝整体内衬。 同烧成耐火制品比较，不定形耐火材料具有如下特点：（1）制备工艺简单，生产周期短，劳动生产率高；（2）适应性强，使用时不受工业窑炉结构形状限制，可制成任意形状；（3）整体性好，气密性好，热阻大，可降低工业炉热损失、省能源；（4）便于机械化施工，省工省时；（5）对于损坏的工业炉内衬易于用不定形耐火材料进行修补，延长衬体使用寿命、降低耐火材料消耗。因此不定形耐火材料现己逐渐取代大部份烧成耐火制品而得到广泛应用，在冶金工业使用不定形耐火材料的比例己占耐火材料总使用量 的一半以上。按施工工艺分类，不定形耐火材料可分为如下七大类：浇注耐火材料、可塑耐火材料、喷射耐火材料、涂抹（覆）耐火材料、挤压（压注）耐火材料、投射耐火材料、干式振捣（或填充）耐火材料等。 不定形耐火材料的制备工艺，包括材质的选择、颗粒级配的确定、结合剂和外加剂的选用、以及加工流程的确定，是根据使用条件和使用环境、以及所采用的施工方法来确定的。 配制不定形耐火材料的粒状原材料总称为耐火集料。耐火集料分为骨料和粉料，集料颗粒粒径大于0.088mm(或0.074mm)的称为骨料，在不定形耐火材料中起骨架作用。集料颗粒小于0.088mm(或0.074mm)称为粉料，由于它起着包埋骨料或充填于骨料颗粒之间空隙的作用，因此又称为基质，其中0.088mm至l0m的称为细粉，小于l0m的称为超细粉(或微粉)。我们可以根据Andreassn或者Dinger-funk粒度分布方程来进行颗粒级配。这个过程中主要是控制粒度分布系数q值，q值是根据物料的作业性能和物理性能要求来确定的。把由耐火骨料和粉料组成的散状耐火材料集料胶结在一起的物质称谓结合剂(也称胶结剂)。用作不定形耐火材料的结合剂，不但要求具有较好的冷态和热态结合强度，而目还要求具有合适的作业性能(施工性能)和高温使用性能。 不定形耐火材料用的结合剂，随被胶结的材料的性质及使用条件不同而异，种类繁多，一般是按结合剂的化学性质和结合剂的硬化条件进行分类。 按结合剂化学性质分有:无机结合剂和有机结合剂。 无机类结合剂，按化合物性质可分为六类： 第一类为硅酸盐类，包括硅酸盐水泥、水玻璃(硅酸钠、硅酸钾水玻璃)和结合粘土。 第二类为铝酸盐类，包括有普通铝酸钙水泥(也称矶土水泥、高铝水泥)、纯铝酸钙水泥(有铝-70，铝-75和铝-80水泥)、铝酸钡水泥和含尖晶石铝酸钙水泥。 第三类为磷酸盐类，包括有磷酸、磷酸二氢铝、磷酸镁、磷酸二氢铰、铝铬磷酸盐、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、钙钠磷酸盐(NC2P)等。 第四类为硫酸盐类，包括有硫酸铝、硫酸镁、硫酸铁等。 第五类为氯化物类，包括有氯化镁(卤水)、氯化铁、聚合氯化铝(又称碱式氯化铝)等， 第六类为溶胶及超细粉(微粉)类，如硅溶胶、铝溶胶、硅铝溶胶、-氧化铝、反应性氧化铝、 SiO2微粉等。 有机类结合剂按制取方法分为两大类: 第一类为天然有机物，系从天然有机物中分离提取的、包括有淀粉、糊精、阿拉伯树胶、海藻酸钠、糖蜜、纸浆废液、蓖油、焦油和沥青等。 第二类为合成有机物，即通过化学反应或缩聚反应而合成的，包括有甲阶酚醛树脂、线型酚醛树脂、环氧树脂、聚胺脂树脂、聚苯己烯、硅酸乙脂、聚乙烯醇、吠喃树脂等。 按结合剂硬化条件分类有水硬性、气硬性和热硬性结合剂。 （1） 水硬性结合剂，是指与散状耐火集料混合后、加水混练并成型后，在常温潮湿条件下养护、经水化反应能产生凝结与硬化的结合剂。如硅酸盐水泥、铝酸钙水泥。 （2） 气硬性结合剂，与散状耐火集料混合、成型后，在常温自然十燥条件下养护即可发生凝结与硬化的结合剂。但这类结合剂使用时一般要加促凝剂(硬化剂)方可发生凝结与硬化，如用水玻璃结合剂时要加入氟硅酸钠促凝剂，用磷酸一氢铝结合剂时要加入铝酸钙水泥或氧化镁等作促凝剂。 （3） 热硬性结合剂，与散状耐火材料集料混合混练成型后，需经加热烘烤(一般为105 -350)方可发生凝结与硬化的结合剂、如甲阶酚醛树脂或线型酚醛树脂+乌洛托品在加热时发生缩聚而产生凝结与硬化。 结合剂的选用原则：不定形耐火材料施工成型后和使用中的结构强度主要是由结合剂提供的，因此结合剂是不定形耐火材料的主要成份之一，但选用结合剂进必须遵循如下原则： （1） 结合剂性质必须与被结合耐火材料性质相匹配。酸性、中性耐火材料可以用酸性、中性和弱碱性结合剂，而碱性耐火材料则不可以直接使用酸性结合剂，只能使用中性或碱性结合剂，若在还原性条件下使用也可选用半永久性有机类结合剂。含碳和碳化硅不定形耐火材料多半采用有高残碳的有机类结合剂。 （2） 选用的结合剂要与材料的作业性(施工性能)相适应。浇注料应选用在常温下能产生凝结与硬化的结合剂，如水化结合的、或化学结合的结合剂；捣打料和可塑料可选用粘着结合的、或化学结合的结合剂。或陶瓷结合的结合剂；而喷射料可选用与浇注料相似的结合剂。 （3） 选用的结合剂必须与材料的高温使用性能相适应，不应降低或少降低材料的高温结构强度、抗侵(腐)蚀性和抗渗透性。如高铝质或粘土质浇注料可以采用普通铝酸钙水泥或结合粘土作结合剂，而刚玉质或高纯刚玉-尖品石质浇注料则应采用纯铝酸钙水泥或反应性氧化铝作结合剂。 不定形耐火材料用外加剂：用于改善不定形耐火材料作业性能(施工性能)、物理性能、组织结构和使用性能的物质称为外加剂(或称添加剂)。外加剂的加入量是随外加剂的性能和功能差异而不同，为不定形耐火材料组成物总量的万分之几到百分之几。一般是在不定形耐火材料的组成份拌和时或拌和前加入。 不定形耐火材料用外加剂是按化学成分和性质以及其作用功能来分类。按化学成分和性质分为无机物和有机物两大类： （1）无机物类:有各种无机盐电解质、一些金属单质及金属化合物、无机矿物、氧化物、和氢氧化物等。 （2）有机物类:大部分属于表(介)面活性剂。这类活性剂具有亲水基和憎水基。亲水基团在水中能发生电离的称为离子型表面活性剂，不发生电离的称为非离子型表面活性剂。而离子型的又可分为阴离子型的、阳离子型的和两性型表面活性剂。此外还有一些高分子型的表面活性剂、有机酸等。 按作用功能分有以下几类： （1） 改善作业性能（流变性能）类：包括有减水剂（如用铝酸钙水泥、结合粘土和氧化物微粉作结合剂的耐火浇注料，采用的减水剂属无机类的有焦磷酸钠、三聚磷酸钠、四聚磷酸钠、六偏磷酸钠、超聚磷酸钠、硅酸钠等。属有机类的有木质素磺酸欲(钠或钙)、萘系减水剂、水溶性树脂系减水剂以及聚内烯酸钠和柠檬酸钠等）、增塑剂（塑性粘土、膨润土、滑石粉、氧化物超细粉、糊精、甲基纤维素、木质素磺酸盐、烷基苯磺化物等）、胶凝剂（絮凝剂）、解胶剂（反絮凝剂）； （2） 调节凝结、硬化速度类：包括有促凝剂（用铝酸钙水泥结合的浇注料所用的促凝剂多数为碱性化合物:如NaOH，Na2SiO4，Na2CO3，三乙醇胺等。用磷酸款结合的浇注料所采用的促凝剂有：活性氢氧化铝、滑石、NHaF、氧化镁、铝酸钙水泥等。用水玻璃结合的浇注料所采的促凝剂有氟硅酸钠、磷酸铝、磷酸钠、金属硅、石灰、硅酸二钙、乙二醛、CO2等）、缓凝剂（低浓度的NaCI、KCI、 MgC12、CaC12、柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、乙二醇、甘油、淀粉、磷酸盐、木质磺酸盐等）迟效促凝剂、闪凝剂等； （3） 调整内部组织结构类：包括有发泡剂（引气剂）、消泡剂（去泡剂）、防缩剂（膨胀剂）等； （4） 保持材料施工性能类:：包括有酸抑制剂（防鼓胀剂）、保存剂（草酸、柠檬酸、酒石酸CrO3）、