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。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針對以往合成CA6-MA輕質(zhì)料主要采用固體起始物料時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CA6-MA輕質(zhì)料的體積密度、強度和顯微結(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，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，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、的的細達納米級氣孔，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CA6-MA輕質(zhì)料強度較低的問題，對比研究了四種煅燒制度的影響，即1450℃×3h，1600℃×0h、0.25h和0.5h對合成料體積密度及強度的影響。煅燒溫度的提高對強度改善有利。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)髲姸群鸵种企w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度有所提高的CA6-MA輕質(zhì)料。當(dāng)鈣源完全用CaCl2時，料的耐高溫性明顯提高。⑶為適當(dāng)減少集中分解并促進燒結(jié)，以α-Al2O3微粉代替部分Al(OH)3以達到高的強度，同時添加適量燒失物以達到低體積密度。當(dāng)α-Al2O3微粉引入量為25%，燒失物加入量為20%時，經(jīng)1450℃×3h煅燒，可制得體積密度為1.

6、08g/cm3，強度指數(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)料的強度有顯著提高。以強度改進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%時澆注料的體積密度、強度及其他性能，發(fā)現(xiàn)適宜的水泥加入量為6~8%。針對所制輕質(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，對比了 Al(OH)3加入量分別為0、1%、3%和5%時澆注料的各性能。引入可分解前驅(qū)物有助實現(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，澆注料1600℃燒后的體積密度為1.48g/cm3，常溫耐壓強度為14MPa，常溫抗折強度為5.2MPa。與