襄陽(yáng)磷酸鹽,襄陽(yáng)磷酸鹽廠(chǎng)家,襄陽(yáng)磷酸鹽價(jià)格耐火材料中應(yīng)用

襄陽(yáng)高隆磷化工有限責(zé)任公司，現(xiàn)有產(chǎn)品：工業(yè)黃磷5000噸、工業(yè)磷酸15000噸、五氧化二磷6000噸、多聚磷酸8000噸、磷酸三鈉3000噸、液體偏鋁酸鈉40000噸、產(chǎn)品主要銷(xiāo)往福建、浙江、江蘇、山東、河北等地區(qū)。

不定形耐火材料是由適當(dāng)顆粒級(jí)配的骨料、細(xì)粉和結(jié)合劑組成的不經(jīng)成型可直接使用的耐火材料。與定形耐火材料相比，不定形耐火材料的生產(chǎn)周期短，節(jié)省能源，材料整體性好，適應(yīng)性強(qiáng)且綜合使用效果好，發(fā)展十分迅速。定形耐火制品的強(qiáng)度源于高溫?zé)Y(jié)形成的陶瓷結(jié)合，而不定形耐火材料則靠結(jié)合劑成為整體。因此，結(jié)合劑的性質(zhì)很大程度上決定著澆注料在不同溫度下的性能。

不定形耐火材料的常用結(jié)合方式

不定形耐火材料的結(jié)合方式可分為水化結(jié)合、化學(xué)結(jié)合、陶瓷結(jié)合、凝聚結(jié)合和黏著結(jié)合等。

水化結(jié)合。常用的水化結(jié)合劑有鋁酸鈣水泥、硅酸鈣水泥、ρ-Al2O3和MgO等。水化結(jié)合是指常溫下結(jié)合劑與水發(fā)生化合反應(yīng)生成水化產(chǎn)物而產(chǎn)生的結(jié)合。水化結(jié)合劑在常溫下進(jìn)行水化反應(yīng)需要一定的時(shí)間，因此，凝結(jié)和硬化時(shí)間對(duì)于水化結(jié)合劑很重要。

化學(xué)結(jié)合。所謂化學(xué)結(jié)合，是借助于結(jié)合劑與耐火材料，或結(jié)合劑與硬化劑在常溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，或加熱時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的化合物或聚合(縮合)交聯(lián)而產(chǎn)生的結(jié)合。具有代表性的是磷酸或磷酸鹽、硅酸鈉或硅酸鉀、酚醛樹(shù)脂等。

陶瓷結(jié)合。陶瓷結(jié)合又名低溫?zé)Y(jié)結(jié)合，是指在不定形耐火材料中加入可降低燒結(jié)溫度的助劑或金屬粉以促進(jìn)低溫固液反應(yīng)而產(chǎn)生的結(jié)合。常用的低溫?zé)Y(jié)助劑有氟化物、硼酸鹽、含鈉玻璃、金屬粉末(Si、Al、Mg等)。燒結(jié)助劑一般是指在中低溫下(500℃~1000℃)，首先熔融成黏性液相，將材料顆粒黏結(jié)在一起，隨后依靠液固之間的高溫化學(xué)反應(yīng)生成具有更高熔融溫度的結(jié)合相而產(chǎn)生的堅(jiān)固結(jié)合。

黏著結(jié)合。黏著結(jié)合劑多為一些有機(jī)結(jié)合劑，如紙漿廢液、瀝青等，也有一些無(wú)機(jī)結(jié)合劑如磷酸二氫鋁和水玻璃等。這些結(jié)合劑有些為結(jié)合劑，經(jīng)高溫處理后會(huì)碳化形成碳結(jié)合，有的為暫時(shí)性結(jié)合劑，高溫處理后會(huì)燃燒掉。

黏著結(jié)合是由一種或若干種作用疊加而成的結(jié)合，一是吸附作用，由分子間的范德華力引起。二是擴(kuò)散作用，在分子熱運(yùn)動(dòng)的作用下，黏結(jié)劑和被黏結(jié)物相互擴(kuò)散，形成相互交織的擴(kuò)散層，從而牢固地結(jié)合。三是靜電作用，由黏結(jié)劑和被黏結(jié)物之間雙電層的靜電引力引起。

凝聚結(jié)合。所謂凝聚結(jié)合，是指分散狀態(tài)的氧化物或黏土由于凝集而產(chǎn)生的硬化反應(yīng)。產(chǎn)生凝聚結(jié)合的常用材料有黏土微粉、氧化物超微粉(SiO2、A2lO3、TiO2、Cr2O3等)、鋁溶膠、硅溶膠等。凝聚結(jié)合靠粒子(膠體粒子)之間相互吸引緊密接觸，借助于范德華力結(jié)合在一起，使用時(shí)需要加凝聚劑。

不定形耐火材料常用結(jié)合劑對(duì)比

鋁酸鈣水泥。鋁酸鈣水泥是應(yīng)用很廣的一種結(jié)合劑，它的特點(diǎn)是快硬、高強(qiáng)、耐火和抗硅酸鹽侵蝕。但是，其中的CaO在高溫下與SiO2反應(yīng)生成2CaO·SiO2，與Al2O3和SiO2生成2CaO·Al2O3·SiO2，這些低共熔相會(huì)嚴(yán)重降低澆注料的高溫性能。因此，為了避免施工條件下澆注料中液相的形成，提高澆注料的蠕變強(qiáng)度和耐腐蝕性，延長(zhǎng)澆注料的使用壽命，低水泥澆注料和超低水泥澆注料應(yīng)運(yùn)而生。在低水泥澆注料和超低水泥澆注料的結(jié)合系統(tǒng)中，除了含量極少的鋁酸鈣水泥之外，還添加了SiO2微粉和Al2O3微粉，這些微粉填充在骨料與粉料之間的空隙里，可以降低加水量，從而增加材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，優(yōu)化材料的性能。盡管低水泥澆注料和超低水泥澆注料有很好的高溫性能，但由于其并沒(méi)有完全擺脫水泥的使用，其在高溫條件下的應(yīng)用仍然受限。

水合氧化鋁。水合氧化鋁ρ-Al2O3是一種可水合的氧化鋁，在9種氧化鋁形態(tài)中其結(jié)晶性最差，遇水能發(fā)生水化反應(yīng)形成三羥鋁石和勃姆石溶膠。三羥鋁石和勃姆石溶膠都具有膠結(jié)作用和硬化作用，從而使耐火澆注料獲得強(qiáng)度。ρ-Al2O3的水化反應(yīng)程度與養(yǎng)護(hù)溫度和水灰比等因素有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，溫度低時(shí)水化養(yǎng)護(hù)反應(yīng)很慢，溫度高則反應(yīng)快。因此，當(dāng)添加定量的外加劑如堿金屬鹽時(shí)，在5℃下養(yǎng)護(hù)能促進(jìn)三羥鋁石的生成并加快反應(yīng)速度;當(dāng)添加有機(jī)羥酸時(shí)，在30℃下能三羥鋁石的形成并促進(jìn)勃姆石的生成，明顯提高結(jié)合強(qiáng)度。用ρ-Al2O3作結(jié)合劑時(shí)，一般都需要助結(jié)合劑，例如SiO2超微粉，用量常為2%～6%(w)。外加劑如聚磷酸鈉、硅酸鈉、木質(zhì)磺酸鹽類(lèi)和聚烷基苯磺酸鹽類(lèi)等，用量一般為0.03%～0.38%(w)。

磷酸鹽。磷酸結(jié)合劑在耐火材料行業(yè)中的使用有很長(zhǎng)的歷史。該結(jié)合劑既可用于定形耐火材料，也可用于不定形耐火材料。磷酸鹽結(jié)合系統(tǒng)中的結(jié)合劑種類(lèi)繁多，結(jié)合的機(jī)制不同，應(yīng)用的領(lǐng)域也不同?？偟膩?lái)說(shuō)，磷酸鹽結(jié)合系統(tǒng)可被分為兩種：磷酸結(jié)合劑和磷酸鹽結(jié)合劑。

磷酸結(jié)合劑H4PO3在水溶液中能電離出H2PO4-、HPO42-和PO43-離子，這些酸根可與耐火材料基質(zhì)或添加的促凝劑結(jié)合形成復(fù)式磷酸鹽，從而產(chǎn)生膠結(jié)能力。可用于耐火材料結(jié)合劑的磷酸鹽一般分為兩類(lèi)：一類(lèi)是正磷酸鹽結(jié)合劑，含一個(gè)磷原子，如磷酸二氫鋁和磷酸一氫鋁;另一類(lèi)是縮聚磷酸鹽結(jié)合劑，含2個(gè)以上磷原子，如三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉。磷酸與堿金屬或堿土金屬氧化物及其氫氧化物反應(yīng)生成的結(jié)合劑多數(shù)為氣硬性結(jié)合劑，即不須加熱在常溫下即可發(fā)生凝結(jié)與硬化作用。磷酸與兩性氧化物及其氫氧化物或酸性氧化物反應(yīng)生成的結(jié)合劑多數(shù)為熱硬性結(jié)合劑，即須經(jīng)加熱到一定溫度發(fā)生反應(yīng)后方可產(chǎn)生凝結(jié)與硬化作用。磷酸鹽可用作耐火材料的結(jié)合劑，在產(chǎn)生陶瓷結(jié)合之前的中、低溫范圍內(nèi)具有較強(qiáng)的結(jié)合強(qiáng)度，所以，被廣泛用作不定形和不燒耐火材料的結(jié)合劑。

硅溶膠。硅溶膠是粒徑從若干納米到數(shù)十納米的多聚硅酸分散體系。溶膠粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)為硅氧烷(-Si-O-Si-)網(wǎng)絡(luò)，表層由許多硅烷醇基(-SiOH)和羥基(-OH)覆蓋。當(dāng)硅溶膠與Al2O3微粉混合時(shí)，膠體粒子吸附在Al2O3顆粒表面，形成單層飽和分布，同時(shí)填充在Al2O3顆粒的間隙里，因此，其分散性和滲透性較好。經(jīng)過(guò)熱處理后，膠體粒子以化學(xué)健(Si-O-Si)相結(jié)合，形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將Al2O3顆粒結(jié)合在一起，并在Al2O3顆粒表面形成納米包覆的微復(fù)合結(jié)構(gòu)。同時(shí)，硅溶膠覆蓋在固體表面能形成牢固的硅膠薄膜，從而增強(qiáng)材料的黏結(jié)、固化和成型。附表列出了4種不定形耐火材料常用結(jié)合劑的優(yōu)缺點(diǎn)。

結(jié)合劑復(fù)合使用更具優(yōu)勢(shì)

復(fù)合結(jié)合劑是指兩種或兩種以上結(jié)合劑同時(shí)使用的混合式結(jié)合劑。與單一結(jié)合劑相比，兩種或兩種以上結(jié)合劑的復(fù)合可突破單種黏結(jié)劑的缺點(diǎn)限制，發(fā)揮各種結(jié)合劑的優(yōu)點(diǎn)，使不定形耐火材料在各個(gè)溫度階段都具有優(yōu)良的性能，是結(jié)合劑未來(lái)的發(fā)展方向。

鋁酸鈣水泥和水合氧化鋁的復(fù)合。Myhre B等向高鋁基無(wú)水泥澆注料(含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的CA-70鋁酸鈣水泥)里添加水合氧化鋁(質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%ρ-Al2O3，BET190m2·g-1)，研究其對(duì)澆注料性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)水合氧化鋁添加量在3%(w)以?xún)?nèi)增加時(shí)，試樣的早期強(qiáng)度(6h~24h)大幅度升高，可達(dá)3倍之多，而這種強(qiáng)度的改善伴隨著滲透性的下降。但通過(guò)深入研究這兩種水合結(jié)合劑的復(fù)合發(fā)現(xiàn)，澆注料系統(tǒng)性能的優(yōu)化還是有希望的。

鋁酸鈣水泥和磷酸鹽系統(tǒng)的復(fù)合。鋁酸鈣水泥和單體磷酸鹽的復(fù)合常常能引發(fā)劇烈的反應(yīng)，嚴(yán)重阻礙CAC的水合作用，導(dǎo)致較差的力學(xué)性能。而鋁酸鈣水泥和聚體磷酸鹽的復(fù)合，根據(jù)聚合磷酸鹽的種類(lèi)常常會(huì)產(chǎn)生不同的效果，例如，酸性磷酸鹽可以明顯延遲固化時(shí)間，而堿性磷酸鹽則可以促進(jìn)固化。

有研究表明，20%(w)鋁酸鈣水泥和2%~6%(w)磷酸鹽的復(fù)合可以達(dá)到很多效果。試驗(yàn)得到的好結(jié)果是使材料抗彎強(qiáng)度和耐磨性達(dá)到CAC澆注料(焦磷酸鹽，六偏磷酸鹽、三聚磷酸鹽和合成的氧化鋁骨料的復(fù)合)的3倍。但這種復(fù)合對(duì)陳化時(shí)間很敏感，所有被測(cè)試體系的性能都隨著儲(chǔ)存時(shí)間下降。

鋁酸鈣水泥和硅溶膠的復(fù)合。有研究者研究了鋁酸鈣水泥和硅溶膠的復(fù)合使用。該研究向含有7%(w)煅燒氧化鋁和7%(w)CA-70鋁酸鈣水泥基質(zhì)中加入硅溶膠，結(jié)果表明，3%(w)硅溶膠可促進(jìn)莫來(lái)石的生成。此外，硅溶膠還可以有效地縮短澆注料的工作時(shí)間，加速結(jié)構(gòu)演變。將工作時(shí)間由300分鐘縮短至10分鐘，并縮短了硬化時(shí)間。

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