耐火材料教学---第八章

1、讲授教师讲授教师：朱宝忠朱宝忠 不定型耐火材料不定型耐火材料Unshaped Refractories Anhui University of Technology 1.定义：定义：由耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂由耐火骨料和粉料、结合剂、外加剂以一定比例共同组成的，不经成形和烧成而直以一定比例共同组成的，不经成形和烧成而直接使用或加适当液体调配后使用。也称散状耐接使用或加适当液体调配后使用。也称散状耐火材料火材料Bulk Refractories（无固定外形、可制成（无固定外形、可制成浆状、泥膏状和松散状）或整体耐火材料浆状、泥膏状和松散状）或整体耐火材料 Monolithic Refrac

2、tories（可制成无接缝的整体（可制成无接缝的整体耐火材料）耐火材料） 属于节能材料属于节能材料 概概 述述Anhui University of Technology(骨料骨料)：大于：大于0.088mm颗粒，是主体材料，起骨架作用颗粒，是主体材料，起骨架作用用量一般为用量一般为6073，分粗骨料（，分粗骨料（5mm）和细骨料（）和细骨料（5mm）(细粉细粉)：小于：小于0.088mm颗粒，是基质部分，起高温下联结或胶结颗粒，是基质部分，起高温下联结或胶结耐火骨料的作用。用量一般为耐火骨料的作用。用量一般为1540，能填充骨料孔隙，实，能填充骨料孔隙，实现紧密堆积，避免粒度偏析，提高致密性

3、及强度。当粒径小于现紧密堆积，避免粒度偏析，提高致密性及强度。当粒径小于5um称超细粉，适当加入可以显著提高某些性能。称超细粉，适当加入可以显著提高某些性能。(结合剂结合剂)：一定条件下，通过水合、化学、聚合、凝聚等作用使一定条件下，通过水合、化学、聚合、凝聚等作用使得伴合物获得强度。得伴合物获得强度。(外加剂外加剂)：是强化结合剂作用合提高基质相性能得材料。是强化结合剂作用合提高基质相性能得材料。有促凝剂、缓凝剂、减水剂、抑制剂、快干剂等有促凝剂、缓凝剂、减水剂、抑制剂、快干剂等Anhui University of TechnologyAnhui University of Technol

4、ogyNoImageAnhui University of TechnologyAnhui University of Technology2 2、不定形耐火材料的发展、不定形耐火材料的发展 不定形耐火材料始于不定形耐火材料始于1914年美国出现的年美国出现的可塑料，可塑料，1918年法国用矾土水泥作结合剂，年法国用矾土水泥作结合剂，不定形耐火材料开始了新的时代。不定形耐火材料开始了新的时代。 不定形耐火材料的发展中，结合剂的使不定形耐火材料的发展中，结合剂的使用是关键用是关键。根据结合剂的发展，可以把不定根据结合剂的发展，可以把不定形耐火材料的发展分为如下几个阶段：形耐火材料的发展分为如下几

5、个阶段：Anhui University of Technology 2）20世纪世纪60年代年代70年代后期：开发出硫酸铝、聚合氯化铝、年代后期：开发出硫酸铝、聚合氯化铝、磷酸钠、烧结和电熔氧化铝水泥、粘土等，提高了不定形材料磷酸钠、烧结和电熔氧化铝水泥、粘土等，提高了不定形材料的高温使用性能；的高温使用性能； 3）20世纪世纪80年代初至今：复合结合剂、超微粉及高效外加剂年代初至今：复合结合剂、超微粉及高效外加剂的使用，配制成功低水泥、超低水泥和无水泥浇注料，性能显的使用，配制成功低水泥、超低水泥和无水泥浇注料，性能显著提高。传统浇注料用水量大于著提高。传统浇注料用水量大于10，而高技术浇

6、注料用水量，而高技术浇注料用水量在在4左右。左右。 1）1914年年20世纪世纪60年代中期：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、年代中期：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、水玻璃和磷酸盐等结合剂的使用，与普通耐火骨料和粉料配制水玻璃和磷酸盐等结合剂的使用，与普通耐火骨料和粉料配制成不定形耐火材料；成不定形耐火材料；Anhui University of Technology 不定形耐火材料在整个耐火材料中所占的比不定形耐火材料在整个耐火材料中所占的比例，以成为衡量一个国家耐火材料行业技术发展例，以成为衡量一个国家耐火材料行业技术发展水平的重要标志。日本在水平的重要标志。日本在1992年率先成为不定形年率先成为不定

7、形耐火材料超过定形耐火材料的国家。耐火材料超过定形耐火材料的国家。 2002年不定形产量占整个耐火材料的比例数年不定形产量占整个耐火材料的比例数据：日本据：日本60，美国，美国50，欧洲，欧洲4050，中国中国30。但是，中国当年的耐火材料总产量。但是，中国当年的耐火材料总产量超过超过1100万吨，不定形产量居世界第一位。万吨，不定形产量居世界第一位。Anhui University of Technology1 1）、按耐火骨料品质分类）、按耐火骨料品质分类 硅质、粘土质、高铝质、镁质等等硅质、粘土质、高铝质、镁质等等 2 2）、按所用结合剂分类）、按所用结合剂分类 水泥结合、粘土结合、水玻

8、璃结合、超微粉水泥结合、粘土结合、水玻璃结合、超微粉结合等等结合等等 3 3、不定形耐火材料的分类、不定形耐火材料的分类Anhui University of Technology3 3、按施工和使用方法分类（该方法在实际使用中最多）、按施工和使用方法分类（该方法在实际使用中最多） 耐火浇注料：一般借助振动器施工耐火浇注料：一般借助振动器施工 耐火捣打料：借助风镐或人工捣打耐火捣打料：借助风镐或人工捣打 耐火喷涂、喷补、涂抹料：借助喷补机或人工涂抹耐火喷涂、喷补、涂抹料：借助喷补机或人工涂抹 耐火泥（浆）：人工砌筑耐火砖的填缝材料耐火泥（浆）：人工砌筑耐火砖的填缝材料 耐火投射料：以投射方式施

9、工耐火投射料：以投射方式施工Anhui University of Technology4 4）、按热工设备或使用部位命名（技术文本或商务上使用较多）、按热工设备或使用部位命名（技术文本或商务上使用较多） 转炉镁质喷补料、钢包永久层浇注料、高炉出铁沟浇注料等；转炉镁质喷补料、钢包永久层浇注料、高炉出铁沟浇注料等；Anhui University of Technology工厂占地面积小，投资少，能耗低；工厂占地面积小，投资少，能耗低； 生产过程简便，劳动强度低；生产过程简便，劳动强度低； 供货周期短；供货周期短； 适用性强，可制成任何形状的构筑物；适用性强，可制成任何形状的构筑物； 施工简便，

10、直接使用或调配后使用；施工简便，直接使用或调配后使用； 使用方便，；使用方便，； 4 4、不定形耐火材料的主要特点、不定形耐火材料的主要特点Anhui University of Technology缺点：体积稳定性不好、气孔率较高、耐侵缺点：体积稳定性不好、气孔率较高、耐侵蚀能力一般不强、质量波动较大，使用后拆蚀能力一般不强、质量波动较大，使用后拆卸困难、现场须配备专用施工设备等。卸困难、现场须配备专用施工设备等。 Anhui University of TechnologyAnhui University of Technology不定形耐火材料用结合剂不定形耐火材料用结合剂Anhui U

11、niversity of Technology结合剂结合剂胶结耐火骨料和粉料，并使不定形耐火材料胶结耐火骨料和粉料，并使不定形耐火材料产生强度的材料。产生强度的材料。 耐火砖通过干燥或烧成产生陶瓷结合或直接结合。耐火砖通过干燥或烧成产生陶瓷结合或直接结合。 不定形耐火材料使用前未经高温烧成，颗粒间只能靠不定形耐火材料使用前未经高温烧成，颗粒间只能靠结合剂的作用使其粘结为整体，使构筑物或制品具有一定结合剂的作用使其粘结为整体，使构筑物或制品具有一定的强度。的强度。 一、定义：一、定义：Anhui University of Technology良好的凝结硬化特性，满足施工使用强度；良好的凝结硬化

12、特性，满足施工使用强度； 分散性能好，良好的润湿性，可与粒状和粉状物料表面分散性能好，良好的润湿性，可与粒状和粉状物料表面 最大限度的接触，提高材料的致密性；最大限度的接触，提高材料的致密性； 硬化时的体积稳定性较好，耐火性能高；硬化时的体积稳定性较好，耐火性能高； 无其它危害作用；无其它危害作用； 二、不定形耐火材料对结合剂的要求二、不定形耐火材料对结合剂的要求Anhui University of Technology 无机结合剂：无机结合剂： 1 )1 )硅酸盐类：硅酸钙水泥、水玻璃、结合粘土等；硅酸盐类：硅酸钙水泥、水玻璃、结合粘土等； 2 )2 )铝酸盐类：铝酸钙水泥；铝酸盐类：铝酸

13、钙水泥； 3 )3 )磷酸盐类：磷酸二氢铝、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠；磷酸盐类：磷酸二氢铝、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠； 4 )4 )硫酸盐类：硫酸铝；硫酸盐类：硫酸铝； 氯化物类：氯化镁；氯化物类：氯化镁； 溶胶类：硅溶胶、铝溶胶；溶胶类：硅溶胶、铝溶胶； 三、结合剂的分类三、结合剂的分类1 1、按化学性质分类：有机和无机结合剂；、按化学性质分类：有机和无机结合剂；Anhui University of Technology有机结合剂：有机结合剂： 天然类：淀粉、糊精、沥青；天然类：淀粉、糊精、沥青； 合成类：酚醛树脂；合成类：酚醛树脂；Anhui University of Technology

14、1 )1 )水硬性结合剂：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥；水硬性结合剂：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥； 2) 2) 气硬性结合剂：水玻璃（加氟硅酸钠）；气硬性结合剂：水玻璃（加氟硅酸钠）； 3) 3) 热硬性结合剂：酚醛树脂；热硬性结合剂：酚醛树脂；2、按硬化条件分类：水硬性、气硬性和热硬性结合剂、按硬化条件分类：水硬性、气硬性和热硬性结合剂 Anhui University of Technology 暂时性结合剂：暂时性结合剂： 水溶性结合剂：木质素磺酸盐类，糊精；水溶性结合剂：木质素磺酸盐类，糊精； 非水溶性结合剂：石蜡；非水溶性结合剂：石蜡； 3 3、按不同温度下结合作用分类：暂时性和永久性结合剂、

15、按不同温度下结合作用分类：暂时性和永久性结合剂Anhui University of Technology 永久性结合剂：永久性结合剂： 碳素结合剂：沥青、酚醛树脂；碳素结合剂：沥青、酚醛树脂； 铝酸盐水泥；磷酸及磷酸盐结合剂；铝酸盐水泥；磷酸及磷酸盐结合剂； 氯化盐和硫酸盐结合剂；氯化盐和硫酸盐结合剂； 硅酸盐结合剂、水玻璃等；硅酸盐结合剂、水玻璃等；Anhui University of TechnologyAluminate concrete(铝酸盐水泥铝酸盐水泥)：应用最多的是以铝酸钙为主要成分的水泥应用最多的是以铝酸钙为主要成分的水泥化学组成为氧化铝和氧化钙，有的还有相当多的氧化学组

16、成为氧化铝和氧化钙，有的还有相当多的氧化铁和氧化硅。化铁和氧化硅。矿物组成矿物组成铝酸一钙（铝酸一钙（CA），铝酸二钙（），铝酸二钙（C2A），），七铝酸十二钙（七铝酸十二钙（C12A7)，钙黄长石（，钙黄长石（C2AS）铁铝）铁铝酸四钙（酸四钙（C4AF）等）等A.水硬性结合剂四、硬化原理四、硬化原理Anhui University of Technology成分的大致性能：成分的大致性能：CA高的水硬活性，凝结不快但硬化迅速，是高高的水硬活性，凝结不快但硬化迅速，是高铝水泥早期强度的主要来源；铝水泥早期强度的主要来源；CA2水化硬化较慢，早期强度低而后期强度高；水化硬化较慢，早期强度低而后

17、期强度高；C12A7水化快凝结迅速但强度不高；水化快凝结迅速但强度不高； C2AS存在于氧化硅含量较高的高铝水泥中，它存在于氧化硅含量较高的高铝水泥中，它不发生水化反应，对水泥的水化和硬化性能无积极不发生水化反应，对水泥的水化和硬化性能无积极作用作用Anhui University of Technology1）铝酸钙水泥的水化和硬化）铝酸钙水泥的水化和硬化CA的水化过程和水化产物与养护温度有密切的关系的水化过程和水化产物与养护温度有密切的关系CaOAl2O3+H2OCAH10六方六方（低于（低于25）CaOAl2O3+H2OC2AH8六方六方+AH3（25- 35 ） CaOAl2O3+H2

18、OC3AH6立方立方+AH3 （ 35- 45）CA2的水化与的水化与CA类似类似CA2+H2O CAH10+AH3 C12A7的水化也类似的水化也类似CA，超过，超过30只形成只形成C3AH6Anhui University of Technology2）凝结与硬化）凝结与硬化水泥石的强度除了受水化速度影响外与水化产物和其水泥石的强度除了受水化速度影响外与水化产物和其间的转变也有密切的关系间的转变也有密切的关系（3）水灰比对水泥石强度的影响）水灰比对水泥石强度的影响对每种水泥在一定的施工条件下都有一最佳值。对每种水泥在一定的施工条件下都有一最佳值。水分过高，水泥石的结构密实度降低，水泥石的强

19、度水分过高，水泥石的结构密实度降低，水泥石的强度急剧下降；急剧下降；水分过少使水泥浆的流动性降低，也不易获得结构密水分过少使水泥浆的流动性降低，也不易获得结构密实的水泥石实的水泥石水泥类别化学组成Al2O3/CaO主要矿物颜色SiO2Al2O3Fe2O3CaO高铝水泥139354510173640 0.851.3CA、C4AF、C2AS灰到黑高铝水泥2365065132940 1.22.2CA、C2AS淡黄低钙高铝水泥01.4 6880011727 2.84.7CA、CA2、aAl2O3白色Anhui University of Technology（4）铝酸盐水泥石在加热过程中的变化）铝酸盐

20、水泥石在加热过程中的变化加热过程可发生脱水分解反应和结晶化等变化加热过程可发生脱水分解反应和结晶化等变化400 以下由于结晶水的大量脱出和晶型转化，水泥以下由于结晶水的大量脱出和晶型转化，水泥石的强度随温度升高是下降的；石的强度随温度升高是下降的；400 1000强度变化平缓，且后期由于结构趋于强度变化平缓，且后期由于结构趋于密实和分解产物发生新的化合反应，强度反而上升；密实和分解产物发生新的化合反应，强度反而上升；1000以上时，由于液相的大量析出，强度再次下降以上时，由于液相的大量析出，强度再次下降（5）铝酸盐水泥的耐火性能）铝酸盐水泥的耐火性能含含Fe2O3愈高，其耐火性愈低。含钙量对水

21、泥耐火性愈高，其耐火性愈低。含钙量对水泥耐火性能的影响也有此倾向。能的影响也有此倾向。而氧化铝含量的提高有助于水泥耐火性能的提升而氧化铝含量的提高有助于水泥耐火性能的提升Anhui University of Technologywater glass(水玻璃水玻璃)一般化学式为一般化学式为Na2OnSiO2xH2O1）coagulate and induration (凝结与硬化凝结与硬化)常温下，水玻璃凝结很缓慢，为促进水玻璃硬化，常温下，水玻璃凝结很缓慢，为促进水玻璃硬化，会加入一些促硬剂，通常为酸和含金属离子的外会加入一些促硬剂，通常为酸和含金属离子的外加剂。加剂。通常用的有通常用的有

22、硅氟化钠，氯化铝，磷酸，磷酸硅氟化钠，氯化铝，磷酸，磷酸铝，以及其他含铝，以及其他含Zn,Pb,Fe,Mg的磷酸盐的磷酸盐主要作用就是加速水解反应和形成硅氧凝胶主要作用就是加速水解反应和形成硅氧凝胶B.气硬性结合剂气硬性结合剂Anhui University of Technology2）水玻璃硬化体在加热时的变化）水玻璃硬化体在加热时的变化100300 脱水过程，致密度和强度提高；脱水过程，致密度和强度提高；300600 开始强度仍有所增加，开始强度仍有所增加，400 最大，最大，以后略有下降，水玻璃模数越大，影响越突出；以后略有下降，水玻璃模数越大，影响越突出；600-700 强度有增强强

23、度有增强(有二硅酸钠生成）有二硅酸钠生成）700900 由于局部出现液相，强度降低由于局部出现液相，强度降低（3）应用）应用除不宜同极易水化的白云石材料配合外，同其他除不宜同极易水化的白云石材料配合外，同其他皆可以配制，但结合后的制品不宜水浸和受潮。皆可以配制，但结合后的制品不宜水浸和受潮。Anhui University of Technologyphosphoric acid and phosphate (磷酸及磷酸盐结合磷酸及磷酸盐结合剂剂)磷酸有正磷酸磷酸有正磷酸(H3PO4)，焦磷酸，焦磷酸(H4P2O7) ，偏磷酸，偏磷酸(HPO3)数种。其他常用的磷酸盐主要有铝盐，钠盐，数种。其

24、他常用的磷酸盐主要有铝盐，钠盐，镁盐等镁盐等磷酸和磷酸盐除了与结合材料发生反应以外，主要磷酸和磷酸盐除了与结合材料发生反应以外，主要是酸式磷酸盐的聚合以及黏附作用造成的。是酸式磷酸盐的聚合以及黏附作用造成的。以磷酸铝为例：以磷酸铝为例：C.热硬性结合剂热硬性结合剂Anhui University of Technology1）磷酸铝的凝结和硬化）磷酸铝的凝结和硬化 磷酸铝多由磷酸和氢氧化铝反应制得，中和程度不同得磷酸铝多由磷酸和氢氧化铝反应制得，中和程度不同得到三种产物：到三种产物： Al(H2PO4)3, Al2(HPO4)3, AlPO4 结合剂主要组分为结合剂主要组分为Al(H2PO4)

25、3, 由于它是可溶于水的，组由于它是可溶于水的，组成混合料后，仍可长时间保持着可塑性，但是当加热到一成混合料后，仍可长时间保持着可塑性，但是当加热到一定温度后，酸式磷酸铝可变成焦磷酸铝和偏磷酸铝，并发定温度后，酸式磷酸铝可变成焦磷酸铝和偏磷酸铝，并发生聚合反应。生聚合反应。此种偏磷酸铝聚合物存在于此种偏磷酸铝聚合物存在于400590 以上的范围内，同以上的范围内，同时温度升高，此种偏磷酸铝聚合物发生分解，生成正磷酸时温度升高，此种偏磷酸铝聚合物发生分解，生成正磷酸铝和五氧化二磷，而五氧化二磷还可以与氧化铝生成正磷铝和五氧化二磷，而五氧化二磷还可以与氧化铝生成正磷酸铝，从而使结合体强度得到加强。

26、因此磷酸铝结合剂只酸铝，从而使结合体强度得到加强。因此磷酸铝结合剂只有在大大高于常温才可以获得相当高的强度。有在大大高于常温才可以获得相当高的强度。Anhui University of Technology2 2）磷酸铝的促硬和缓凝）磷酸铝的促硬和缓凝如果在使用磷酸类作结合剂时，为加速其常温硬化，如果在使用磷酸类作结合剂时，为加速其常温硬化，可采取外加适当促硬剂。可采取外加适当促硬剂。原理是磷酸根离子夺取促硬剂中阳离子形成粘结性较原理是磷酸根离子夺取促硬剂中阳离子形成粘结性较强的磷酸盐强的磷酸盐主要的促硬氧化钙氧化锌氟化铵等主要的促硬氧化钙氧化锌氟化铵等在某些不定形耐火材料中，混合料制备后为

27、使其在相在某些不定形耐火材料中，混合料制备后为使其在相当长的保存期具有可塑性可加入物质进行缓凝。当长的保存期具有可塑性可加入物质进行缓凝。原理是通过夺取铝离子从而阻止磷酸铝形成和析出原理是通过夺取铝离子从而阻止磷酸铝形成和析出可加入物质有，草酸，柠檬酸，酒石酸等有机酸，也可加入物质有，草酸，柠檬酸，酒石酸等有机酸，也可加入氧化铬等无机物。可加入氧化铬等无机物。Anhui University of Technology（3）磷酸铝硬化体在高温下的变化）磷酸铝硬化体在高温下的变化500 以前，结合体密度虽有所下降，但强度却显著提高；以前，结合体密度虽有所下降，但强度却显著提高；500 900 热

28、态强度不仅不降，反而持续增长。热态强度不仅不降，反而持续增长。900 1000 ，热态强度明显降低，这是由于磷酸盐高温，热态强度明显降低，这是由于磷酸盐高温分解的原因分解的原因从高于从高于1000 到到13001500，硬化体内各种磷酸铝都先后硬化体内各种磷酸铝都先后分解为正磷酸铝和五氧化二磷，五氧化二磷挥发后，只残留分解为正磷酸铝和五氧化二磷，五氧化二磷挥发后，只残留正磷酸铝正磷酸铝Anhui University of Technology（1 1）氯化镁）氯化镁主要用于生产镁质，镁铬质等耐火材料。主要用于生产镁质，镁铬质等耐火材料。 凝结硬化作用主要是通过氯化镁与氧化镁生成氧氯化镁和凝结

29、硬化作用主要是通过氯化镁与氧化镁生成氧氯化镁和氧化镁生成氢氧化镁而引起的氧化镁生成氢氧化镁而引起的（2 2）硫酸铝）硫酸铝凝结硬化凝结硬化硫酸铝受水解生成碱式盐，然后生成氢氧化铝，硫酸铝受水解生成碱式盐，然后生成氢氧化铝，最后逐渐形成氢氧化铝凝胶体而凝结硬化。最后逐渐形成氢氧化铝凝胶体而凝结硬化。应用与磷酸铝相似，常与其他结合剂组成复合结合剂。应用与磷酸铝相似，常与其他结合剂组成复合结合剂。D. （其他）（其他）Anhui University of Technology1 1、水合结合水合结合：借助于常温下，结合剂与水发生反应生成借助于常温下，结合剂与水发生反应生成水化产物而产生的结合。水化

30、产物而产生的结合。 如：铝酸钙水泥加水发生水化反应生成六方片状的如：铝酸钙水泥加水发生水化反应生成六方片状的 CaOAlCaOAl2 2O O3 310H10H2 2O O水化铝酸钙晶体、针状的水化铝酸钙晶体、针状的2CaOAl2CaOAl2 2O O3 38H8H2 2O O水化铝酸钙晶体和立方状水化铝酸钙晶体和立方状 3CaOAl3CaOAl2 2O O3 36H6H2 2O O水化铝酸钙晶水化铝酸钙晶体以及氧化铝凝胶体，形成凝聚结晶网而产生结合。体以及氧化铝凝胶体，形成凝聚结晶网而产生结合。 结合剂的结合方式大致可以分为六类结合剂的结合方式大致可以分为六类五、结合剂的结合方式五、结合剂的

31、结合方式Anhui University of Technology2、化学结合化学结合：借助于结合剂与硬化剂或结合剂与耐火材借助于结合剂与硬化剂或结合剂与耐火材料之间在常温下发生化学反应，或加热时发生化学反应生料之间在常温下发生化学反应，或加热时发生化学反应生成具有结合剂作用的化合物而产生结合。成具有结合剂作用的化合物而产生结合。 如：硅酸钠结合剂加氟硅酸钠硬化技时发生的下列反应：如：硅酸钠结合剂加氟硅酸钠硬化技时发生的下列反应： 2Na2OnSiO2 + Na2SiF6 + 2(2n+1)H2O 6NaF + (2n+1)Si(OH)4 反应结合生成溶胶反应结合生成溶胶SiO2nH2O，经

32、脱水形成，经脱水形成SiOSi网络网络状结构，从而产生较强的结合强度。状结构，从而产生较强的结合强度。 Anhui University of Technology3 3、聚合结合聚合结合：借助于催化剂或交联剂，使结合剂：借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩聚形成网络状结构而产生结合强度。如：发生缩聚形成网络状结构而产生结合强度。如：甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产生如下甲阶酚醛树脂加酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应而产生较好的结合强度。缩聚反应而产生较好的结合强度。 Anhui University of Technology4 4、陶瓷结合陶瓷结合：指低温烧结结合，即在散状耐火材料

33、中加入指低温烧结结合，即在散状耐火材料中加入可降低烧结温度的助剂或金属粉末，以大大降低液湘出现可降低烧结温度的助剂或金属粉末，以大大降低液湘出现温度，促进低温下固液反应而产生低温烧结结合。温度，促进低温下固液反应而产生低温烧结结合。 如：刚玉干式振动料中加入少量硼酐，硼酐在如：刚玉干式振动料中加入少量硼酐，硼酐在450450550550生成粘性液湘，随后与生成粘性液湘，随后与AlAl2 2O O3 3发生液固发生液固反应而将刚玉骨料粘结在一起。反应而将刚玉骨料粘结在一起。 Anhui University of Technology5 5、粘附结合粘附结合：借助于以下几种物理作用之一而产生结合

34、借助于以下几种物理作用之一而产生结合的。的。 1 1）物理吸附作用（范德华力）；）物理吸附作用（范德华力）； 2 2）扩散作用：分子热运动下，粘结剂与被粘结物的分子）扩散作用：分子热运动下，粘结剂与被粘结物的分子发生相互扩散作用，形成扩散层，从而形成牢固结合；发生相互扩散作用，形成扩散层，从而形成牢固结合； 3 3）静电作用：粘结剂与被粘结物界面存在着双电层，由）静电作用：粘结剂与被粘结物界面存在着双电层，由静电引力作用而产生结合；静电引力作用而产生结合； Anhui University of Technology 粘附结合剂多为有机结合剂，其中有暂时性结合剂，粘附结合剂多为有机结合剂，其中

35、有暂时性结合剂，经过高温处理后会燃烧掉，如：糊精。有的为永久性结合剂，经过高温处理后会燃烧掉，如：糊精。有的为永久性结合剂，经过高温处理后除部分挥发外，其余的会碳化而形成碳结合，经过高温处理后除部分挥发外，其余的会碳化而形成碳结合，如沥青、酚醛树脂等。如沥青、酚醛树脂等。 另外一些有机物具有粘合作用：水玻璃、硅溶胶等。另外一些有机物具有粘合作用：水玻璃、硅溶胶等。Anhui University of Technology 6 6、凝聚结合凝聚结合：依靠加入凝聚剂使微粒子（胶体粒子）依靠加入凝聚剂使微粒子（胶体粒子）发生凝聚而产生结合。发生凝聚而产生结合。 如：氧化硅微粉加铝酸钙水泥。如：氧化

36、硅微粉加铝酸钙水泥。 不定形耐火材料用外加剂不定形耐火材料用外加剂Anhui University of Technology一、定义一、定义 用以改善不定形耐火材料性能的物质，如用以改善不定形耐火材料性能的物质，如施工性能、使用性能等，为组成总量的万分之几到施工性能、使用性能等，为组成总量的万分之几到百分之几。百分之几。 Anhui University of Technology二、分类二、分类 1 1、减水剂：、减水剂：保持浇注料流动值基本不变的条件保持浇注料流动值基本不变的条件下，可显著降低拌和用水量的物质。下，可显著降低拌和用水量的物质。 作用机理：作用机理：不与材料反应，只起表面物

37、理化学作不与材料反应，只起表面物理化学作用。溶于水后能吸附在粒子表面上，提高粒子表面的用。溶于水后能吸附在粒子表面上，提高粒子表面的电位，增加粒子间斥力，释放出由微粒子组成的凝电位，增加粒子间斥力，释放出由微粒子组成的凝聚结构中包裹的游离水。保持浇注料流变性（作业性）聚结构中包裹的游离水。保持浇注料流变性（作业性）的条件下，能使单位用水量减少，满足作业需要。的条件下，能使单位用水量减少，满足作业需要。 Anhui University of Technology常用的减水剂有：三聚磷酸钠常用的减水剂有：三聚磷酸钠(Na3P3O10)、六、六偏磷酸钠偏磷酸钠(NaPO11)n，n1440，硅酸钠

38、，硅酸钠(Na2nSiO2mH2O)和木质磺酸盐和木质磺酸盐(R-SO3Na)，最后一种为有机类物质。最后一种为有机类物质。 Anhui University of Technology2 2、增塑剂、增塑剂 增大拌和好的耐火材料混合物的可塑性，或者说能增大拌和好的耐火材料混合物的可塑性，或者说能提高混合物（泥料）在应力作用下产生应变能力的物质。提高混合物（泥料）在应力作用下产生应变能力的物质。 主要用于：可塑料和捣打耐火材料。增塑剂是一类主要用于：可塑料和捣打耐火材料。增塑剂是一类具有粘滞性物质或是一类表面活性物质。常用的有：塑具有粘滞性物质或是一类表面活性物质。常用的有：塑性粘土、氧化物超

39、微粉、木质磺酸盐。性粘土、氧化物超微粉、木质磺酸盐。 Anhui University of Technology3 3、促凝剂、促凝剂 促使耐火材料凝结和硬化的物质。促使耐火材料凝结和硬化的物质。 促凝剂的作用机理比较复杂。不同结合剂使用不同促促凝剂的作用机理比较复杂。不同结合剂使用不同促凝剂。凝剂。 铝酸钙水泥结合的浇注料所用的促凝剂多为碱性化合铝酸钙水泥结合的浇注料所用的促凝剂多为碱性化合物，如：氢氧化钙、碳酸钠和硅酸钠等。物，如：氢氧化钙、碳酸钠和硅酸钠等。 磷酸和磷酸二氢铝结合的浇注料使用的促凝剂有：氧化磷酸和磷酸二氢铝结合的浇注料使用的促凝剂有：氧化镁、铝酸钙水泥、滑石（镁、铝酸钙

40、水泥、滑石（3MgO3MgO4SiO4SiO2 2H H2 2O O）等。）等。 硅酸钠（水玻璃）结合的浇注料用的促凝剂有：氟硅酸硅酸钠（水玻璃）结合的浇注料用的促凝剂有：氟硅酸钠、磷酸铝（钠）和石灰等。钠、磷酸铝（钠）和石灰等。 Anhui University of Technology 定义：延缓耐火材料凝结和硬化时间的物质。定义：延缓耐火材料凝结和硬化时间的物质。 作用机理：作用机理：a.a.形成络合物形成络合物 b.b.形成薄膜形成薄膜 缓凝剂一般在铝酸钙水泥结合的浇注料中使用，所缓凝剂一般在铝酸钙水泥结合的浇注料中使用，所用缓凝剂有乙二醇、木质磺酸盐、磷酸盐等。用缓凝剂有乙二醇、木

41、质磺酸盐、磷酸盐等。 4 4、缓凝剂、缓凝剂 Anhui University of Technology5 5、发泡剂、发泡剂 能够降低液体表面张力，大量产生均匀而稳定的泡沫能够降低液体表面张力，大量产生均匀而稳定的泡沫的物质。多孔轻质耐火浇注料在生产时，往往需要加入一的物质。多孔轻质耐火浇注料在生产时，往往需要加入一定量的发泡剂，如松香胶等。定量的发泡剂，如松香胶等。 Anhui University of Technology 能够保持不定形耐火材料储存一定时间后施工性能能够保持不定形耐火材料储存一定时间后施工性能不变或变化不大的物质。不变或变化不大的物质。 6 6、保存剂、保存剂 An

42、hui University of Technology57 7 7、膨胀剂、膨胀剂 弥补材料在温度变化过程中的体积收缩，以避免不弥补材料在温度变化过程中的体积收缩，以避免不利后果的产生。如：三石类矿物利后果的产生。如：三石类矿物(Al(Al2 2O O3 3SiOSiO2 2, ,同质异形同质异形体体) )。 高温下：高温下：3 (Al3 (Al2 2O O3 3SiOSiO2 2)3Al)3Al2 2O O3 32SiO2SiO2 2+ SiO+ SiO2 2 原料名称原料名称莫来石形成温度，莫来石形成温度，体积增大，体积增大，蓝晶石蓝晶石130013001500150016161818红

43、柱石红柱石13501350140014003 35 5硅线石硅线石15001500155015507 78 8Anhui University of Technology58 8 8、烧结剂、烧结剂 降低材料的烧结温度，促进材料在低温下烧结的物降低材料的烧结温度，促进材料在低温下烧结的物质。如：粘土，可提高浇注料的中温强度。质。如：粘土，可提高浇注料的中温强度。 浇注耐火材料浇注耐火材料Mould refractoryAnhui University of Technology60 一、定义一、定义 耐火浇注料是一种由耐火物料制成的粒状和粉状耐火浇注料是一种由耐火物料制成的粒状和粉状材料，加入

44、一定量结合剂、外加剂和水共同组成的，具材料，加入一定量结合剂、外加剂和水共同组成的，具有较高流动性，适用于以浇注成型的不定形耐火材料。有较高流动性，适用于以浇注成型的不定形耐火材料。 类比：类比：建筑混凝土：石子建筑混凝土：石子+ +沙子沙子+ +水泥水泥+ +水水耐火混凝土：骨料耐火混凝土：骨料+ +粉料粉料+ +结合剂结合剂+ +添加剂添加剂Anhui University of Technology61 二、原材料的选择二、原材料的选择 1 1、颗粒料、颗粒料 基本上说，可由各种材质的耐火原料制成。需要基本上说，可由各种材质的耐火原料制成。需要注意的是：兰晶石不宜直接用作粒状材料，在注意

45、的是：兰晶石不宜直接用作粒状材料，在1200120014001400温度范围内变成莫来石会发生急剧体积膨胀，可温度范围内变成莫来石会发生急剧体积膨胀，可制成粉料，适量加入浇注料中防止体积收缩。制成粉料，适量加入浇注料中防止体积收缩。 应根据原料的性质和使用部位的具体情况来选择应根据原料的性质和使用部位的具体情况来选择原材料。原材料。 Anhui University of Technology62 对颗粒料的要求：对颗粒料的要求： 1)1)烧结良好，吸水率为烧结良好，吸水率为1 15 5； 2)2)熔融材料不宜以颗粒料的形式加入，可以超细粉熔融材料不宜以颗粒料的形式加入，可以超细粉的形式加入。

46、的形式加入。因熔融材料表面不吸水，易使浇注料中粗因熔融材料表面不吸水，易使浇注料中粗颗粒的下部积水多，使颗粒与结合剂之间结合强度降低，颗粒的下部积水多，使颗粒与结合剂之间结合强度降低，在使用中不易形成烧结密实的整体；在使用中不易形成烧结密实的整体； Anhui University of Technology63 2 2、粉料、粉料 粉料的作用：粉料的作用： 1)1)紧密堆积；紧密堆积； 2)2)保证混合料流动性；保证混合料流动性； 3)3)提高浇注料结合强度；提高浇注料结合强度； 4)4)体积稳定性；体积稳定性； 5)5)促进烧结和提高耐侵蚀性；促进烧结和提高耐侵蚀性； Anhui Univ

47、ersity of Technology64 通常采用同颗粒料相同的材质的原料作为细粉，其通常采用同颗粒料相同的材质的原料作为细粉，其品位要求更高。如以普通烧结镁砂为骨料，就以电熔镁砂品位要求更高。如以普通烧结镁砂为骨料，就以电熔镁砂为细粉。为避免材料在使用过程中发生收缩，应尽量选择为细粉。为避免材料在使用过程中发生收缩，应尽量选择热膨胀系数较小的耐火材料原料为颗粒料，在基质中加入热膨胀系数较小的耐火材料原料为颗粒料，在基质中加入适量膨胀剂或加入在反应过程中可带来体积效应的材料。适量膨胀剂或加入在反应过程中可带来体积效应的材料。 Anhui University of Technology65

48、 破碎颚式破碎机（粗碎）破碎颚式破碎机（粗碎） 粉碎圆锥破碎机，辊式破碎机（对辊）粉碎圆锥破碎机，辊式破碎机（对辊） 筛分按尺寸大小分成不同粒径的颗粒料。有固定筛筛分按尺寸大小分成不同粒径的颗粒料。有固定筛和电磁振动筛之分，其中，后者的筛分效率较高。和电磁振动筛之分，其中，后者的筛分效率较高。 细磨耐火粉料的制作。球磨机、管磨机（筒磨机）、细磨耐火粉料的制作。球磨机、管磨机（筒磨机）、振动磨机等。振动磨机等。主要工序有：耐火原料的破碎、粉碎、筛分、配料、混合、主要工序有：耐火原料的破碎、粉碎、筛分、配料、混合、分装和检验等。分装和检验等。三、耐火浇注料的生产三、耐火浇注料的生产Anhui Un

49、iversity of Technology66 预混合预混合指外加剂、结合剂和细粉等全部粉料和某几指外加剂、结合剂和细粉等全部粉料和某几种粉料的预先混合。在高档不定形耐火材料的生产中，必种粉料的预先混合。在高档不定形耐火材料的生产中，必须用预混合粉，否则，微量的外加剂、超微粉等外加物难须用预混合粉，否则，微量的外加剂、超微粉等外加物难以混合均匀，造成性能的不稳定性，影响施工和使用性能。以混合均匀，造成性能的不稳定性，影响施工和使用性能。 混合混合双螺旋锥形搅拌机双螺旋锥形搅拌机 Anhui University of Technology67 在耐火材料浇注料的生产中，如果采用水泥或液体结合

50、剂式，在耐火材料浇注料的生产中，如果采用水泥或液体结合剂式，可分装或直接发到用户，必须注明其技术要求和用量。可分装或直接发到用户，必须注明其技术要求和用量。 不定形耐火材料的生产过程大致如下图所示。不定形耐火材料的生产过程大致如下图所示。Anhui University of Technology68 四、浇注料生产时的注意事项四、浇注料生产时的注意事项 1 1、可以根据最紧密堆积原则进行配料。如：、可以根据最紧密堆积原则进行配料。如：3 34 4级配料，最大粒径取决于砌体的尺寸大小，一般级配料，最大粒径取决于砌体的尺寸大小，一般101015mm15mm； Anhui University o

51、f Technology69 2 2、防爆裂外加剂、防爆裂外加剂 防爆裂外加剂的作用原理：通过加入物形成的气体、防爆裂外加剂的作用原理：通过加入物形成的气体、融化后形成的裂纹或因膨胀系数不一致形成裂纹来开辟融化后形成的裂纹或因膨胀系数不一致形成裂纹来开辟排除水蒸汽的通道。排除水蒸汽的通道。A A、金属铝粉、金属铝粉 金属铝粉与水混合后发生放热反应，逸出氢气。金属铝粉与水混合后发生放热反应，逸出氢气。 2Al+6H2Al+6H2 2O2Al(OH)O2Al(OH)3 3+3H+3H2 2 Anhui University of Technology70 B B、某些有机或无机物、某些有机或无机物

52、 融化后形成裂纹，有利于形成排气通道。融化后形成裂纹，有利于形成排气通道。 聚乙烯和聚丙烯纤维直径一般只有聚乙烯和聚丙烯纤维直径一般只有15um15um左右，这些化学左右，这些化学纤维在较低温度下就发生收缩，在加热产生蒸汽的温度纤维在较低温度下就发生收缩，在加热产生蒸汽的温度以下就能熔融，这种收缩和熔融形成了空洞，使浇注料以下就能熔融，这种收缩和熔融形成了空洞，使浇注料透气率提高。透气率提高。C、乳酸铝、乳酸铝Al(OH)3-x(CH3CHOHCOO)xnH2O 在常温下，具有凝结硬化性，在硬化时发生溶胶凝胶转在常温下，具有凝结硬化性，在硬化时发生溶胶凝胶转化，使硬化体基质内产生微小裂纹，从而

53、使浇注料透气性化，使硬化体基质内产生微小裂纹，从而使浇注料透气性能提高。能提高。 Anhui University of Technology五浇注料的性质五浇注料的性质不仅受粒状料和粉状料的材质和配比的支配，相当不仅受粒状料和粉状料的材质和配比的支配，相当程度上还受结合剂的影响，也在一定程度上受施工程度上还受结合剂的影响，也在一定程度上受施工技术的控制技术的控制1.1.强度强度常温强度，高温强度皆受结合剂的控制常温强度，高温强度皆受结合剂的控制2.2.耐高温性能耐高温性能相当大的程度上受结合剂的控制，耐热震性要优于相当大的程度上受结合剂的控制，耐热震性要优于同材质的烧结制品同材质的烧结制品可

54、塑耐火材料可塑耐火材料Shape refractoryAnhui University of Technology73 一、定义一、定义 由粒状和粉状物料与可塑粘土等结合剂和增塑剂配合，由粒状和粉状物料与可塑粘土等结合剂和增塑剂配合，加入少量水分，经充分混练，所组成的一种呈硬泥膏状并加入少量水分，经充分混练，所组成的一种呈硬泥膏状并在较长时间内保持较高可塑性的不定形耐火材料。在较长时间内保持较高可塑性的不定形耐火材料。 可塑料多数用于不直接与熔融物接触的各种加热炉可塑料多数用于不直接与熔融物接触的各种加热炉中，材质多为粘土质和高铝质，也有硅质、镁质、碳化硅中，材质多为粘土质和高铝质，也有硅质、

55、镁质、碳化硅质等。有粘土结合、水玻璃结合、磷酸盐结合和硫酸盐结质等。有粘土结合、水玻璃结合、磷酸盐结合和硫酸盐结合等等。合等等。 Anhui University of Technology74 二、可塑料应具备的基本性能二、可塑料应具备的基本性能 1 1）有一定的可塑性）有一定的可塑性 2 2）有一定的保存期）有一定的保存期 3 3）常温养护后具有一定的强度）常温养护后具有一定的强度 4 4）具有一定的高温体积稳定性）具有一定的高温体积稳定性 Anhui University of Technology75 三、如何控制可塑料的可塑性三、如何控制可塑料的可塑性 与粘土的特性、加入量及水量有关

56、。水量增加，可塑性与粘土的特性、加入量及水量有关。水量增加，可塑性提高，但也不能过高，一般提高，但也不能过高，一般5 51010，也可外加增塑剂。，也可外加增塑剂。 增塑剂的作用：增塑剂的作用：1 1）使颗粒的吸湿性提高，使粘土微粒）使颗粒的吸湿性提高，使粘土微粒分散并被水膜包覆；分散并被水膜包覆；2 2）使粘土中腐植物分散，并使颗粒溶）使粘土中腐植物分散，并使颗粒溶胶化；胶化；3 3）使粘土水系统中的粘土微粒间静电斥力提高，）使粘土水系统中的粘土微粒间静电斥力提高，稳定溶胶；稳定溶胶；4 4）使粘土中的水提高粘度，以形成结实的水膜。）使粘土中的水提高粘度，以形成结实的水膜。Anhui Uni

57、versity of Technology76 增塑剂的种类：木质素磺酸盐、木质素磷酸盐、纸浆增塑剂的种类：木质素磺酸盐、木质素磷酸盐、纸浆废液等；废液等； 结合剂有水硬性和气硬性（要采取密封措施）之分，结合剂有水硬性和气硬性（要采取密封措施）之分，长期储存还需要缓凝措施。长期储存还需要缓凝措施。 Anhui University of Technology77 四、困料四、困料 困料：磷酸盐结合的，因制成混合料后，物料中的困料：磷酸盐结合的，因制成混合料后，物料中的金属铁等杂质与酸反应，形成气体，使混合料膨胀，结构金属铁等杂质与酸反应，形成气体，使混合料膨胀，结构疏松，硬化强度下降，需要将混

58、合料放置一段时间，使气疏松，硬化强度下降，需要将混合料放置一段时间，使气体充分逸出，再加入余下的结合剂，也可以加抑制剂与金体充分逸出，再加入余下的结合剂，也可以加抑制剂与金属反应成络合物，从而抑制膨胀作用。属反应成络合物，从而抑制膨胀作用。 其他不定性耐火材料其他不定性耐火材料Other unshaped refractoryAnhui University of Technology79 采用捣固法施工的半湿状态的耐火混合料称为耐火采用捣固法施工的半湿状态的耐火混合料称为耐火捣打料。与耐火可塑料不同，此类耐火混合料是一种低塑捣打料。与耐火可塑料不同，此类耐火混合料是一种低塑性或无塑性捣固材料

59、，是依靠强制捣固而形成致密体，再性或无塑性捣固材料，是依靠强制捣固而形成致密体，再经加热烘烤或焙烧发生硬化而获得一定的结构强度。经加热烘烤或焙烧发生硬化而获得一定的结构强度。 一、耐火捣打料一、耐火捣打料Anhui University of Technology80 1 1、高铝、高铝- -碳化硅碳化硅- -碳质捣打料碳质捣打料 由高铝熟料、碳化硅、碳素材料、结合剂和外加剂组由高铝熟料、碳化硅、碳素材料、结合剂和外加剂组成的用捣打法施工的混合料称为高铝碳化硅碳质捣打料。成的用捣打法施工的混合料称为高铝碳化硅碳质捣打料。此类捣打料主要用于作中、小高炉出铁沟和渣沟内衬。此类捣打料主要用于作中、小

60、高炉出铁沟和渣沟内衬。 Anhui University of Technology81 配制此类捣打料的高铝矾土熟料要求杂质配制此类捣打料的高铝矾土熟料要求杂质(Fe(Fe2 2O O3 3，R R2 2O)O)含量越低越好，吸水率含量越低越好，吸水率4.54.5，其粒度组成为粗颗，其粒度组成为粗颗粒粒(8(82mm)402mm)4060%60%，中颗粒，中颗粒(2(20.074mm)100.074mm)1020%20%，细颗粒细颗粒(0.074mm)30(0.074mm)3040%40%。碳化硅粒度为。碳化硅粒度为100100目。目。 碳素材料可采用冶金焦或石墨，要求杂质含量低，碳素材料可