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水泥窑用耐碱浇注料的性能研究
浏览:286 发布日期:2023-03-23

浇注料 水泥窑的预热器系统、预分解炉、上升烟道和三次风管等部位温度在 800~1 200 ℃之间,这些部位由于窑气中 碱的富集,所用材料在遭受碱侵蚀时,容易在砖内形成白榴石(KAlSiO4)、钾霞石(KAlSi2O6)等膨胀矿物,使材料结 构疏松、开裂,严重影响了窑的操作。针对不适用定形砖的部位通常使用性能优异的耐碱浇注料作为窑炉内衬。耐碱 浇注料是以硅铝质材料为原料,以铝酸盐水泥作结合剂,掺入适当外加剂配制成的具有耐碱性的水硬性浇注料。耐碱 浇注料与碱蒸气接触时,在高温条件下表面能形成一层致密的釉面层,可阻止侵蚀继续加深,从而提高窑炉内衬的使 用寿命。水泥和硅微粉是耐火浇注料的主要原材料,其加入量对材料的常温及高温性能有较大的影响。在本研究中以 建筑陶瓷为主要原料,系统地研究了水泥和硅微粉的加入量对耐碱浇注料性能的影响,并对试样显微结构进行了分 析。 1 试验 1.1 试验原料 试验中的建筑陶瓷采用五级颗粒级配,即 8~5mm、5~3 mm、3~1 mm、1~0 mm 及粒度不大于 200目的 细粉,其他原材料包括硅微粉、氧化铝粉、铝酸钙水泥、减水剂等,主要原料的化学组成见表。 1.2 试验方法和性能检测


保持骨料和基质的质量比为64∶36不变,改变基质的配比,按照配比准确称量所需原料,倒入搅拌机中混合均匀 后,加适量水搅拌30min,然后倒入400mm×400mm×1600mm的三联模中振动成型。试样室温养护72h后,在11 0℃条件下干燥24h,干燥后部分试样分别经过1100℃保温3h烧成。


铝酸钙水泥加入量对110℃,24h及1100℃,3h热处理后的试样常温性能的影响见图1~3所示。从图中可以看出 110℃,24h处理后试样的常温强度随着水泥加入量的增加而增加,而1100℃,3h热处理后试样的常温强度随着水泥 加入量的增加,出现先增加后降低的趋势。1100℃,3h热处理后试样的加热永久线变化随着水泥加入量的增加而收 缩率增加。在配方设计中,铝酸钙水泥加入量的增加通过降低建筑陶瓷200目细粉的方式来进行,在硅微粉 加入量一定的情况下,试样的强度变化主要来自于水泥加入量的变化,水泥加入量的增加生成了更多的水化产 物,并起到结合作用,同时也填充了试样中的气孔,引起试样的致密度和强度增加。 经过1100℃,3h热处理后,铝酸钙水泥在常温下形成的部分水化产物由于结构水的脱除而被破坏,失去结合作 用。水泥加入量不超过8%的情况下,试样常温强度的增加主要是由于水泥粒度比建筑陶瓷细粉小,反应活性大,强度 大部分靠烧结产生。在试验条件下,当水泥加入量超过8%时,水泥中的CaO会与基质中的A12O3和SiO2反应生成低 共熔物,高温时形成了较多的液相以及水泥胶体失水收缩并产生裂纹从而导致强度有所降低[4]。因此低共熔物的生成 是1100℃,3h热处理后试样的加热永久线变化随水泥加入量的增加而增加的主要原因。


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此外建筑陶瓷原料表面含有一定的釉料成分,这些釉料成分熔融温度较低,更容易在烧结过程中形成液相,液相 的形成一方面有助于促进结构的致密化,起到密封和提高耐碱性作用,另一方面液相形成主要在骨料颗粒表面和基质 中,增大了基质与骨料间的结合性能,这在加强浇注料的骨料和基质整体化效果的同时,造成浇注料常温韧性降低, 脆性增加,特别是对于浇注料这种内部不均一结构,强度对各种缺陷、裂纹等因素变得十分敏感,这也会对强度产生 影响。综合考虑铝酸钙水泥的加入量在7%~8%左右。