對(duì)加有SiO₂、Al₂O₃微粉的高鋁質(zhì)低水泥自流澆注料中所涉及的化學(xué)過(guò)程。研究了SiO₂、Al₂O₃微粉、高鋁水泥含量、加水量對(duì)低水泥耐火澆注料物理性能的影響。分析了分散劑、促凝劑、延遲硬化劑在低水泥自流耐火澆注料中的作用。

　　1 低水泥自流耐火澆注料的硬化機(jī)理

　　自流澆注料與振動(dòng)澆注料在基本組份方面沒(méi)有大的差別，自流澆注料之所以能夠不需外力而流動(dòng)，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)加入反絮凝劑(懸浮劑)使其內(nèi)部帶不同電荷的微粉顆粒之間產(chǎn)生排斥力，而產(chǎn)生流動(dòng)。因此，其硬化機(jī)理與低水泥澆注料的硬化機(jī)理一致，仍由水合結(jié)合和凝聚結(jié)合共同起作用。

　　2 提高澆注料流動(dòng)性的方法

　　2.1 減少顆粒間的接觸

　　增加基質(zhì)份量可以降低顆粒間的接觸，但與此同時(shí)，需水量增加。另外，通過(guò)膠體粒子表面吸附電荷增加電位的方法也能達(dá)到降低顆粒間的接觸。如增加SiO2微粉的量，即可在系統(tǒng)中引入更多的電荷，從而增加帶負(fù)電粒子之間的排斥力，以達(dá)到良好的流動(dòng)性。

　　2.2 顆粒的形狀

　　如果澆注料中的細(xì)粉和骨料顆粒呈球狀。則澆注料的流動(dòng)性變好。

　　SiO2微粉呈球狀，是因?yàn)槠浍@得的途徑為：

　　FeSi+O₂-SiO+Fe₂O₃

　　SiO遇到水和空氣，則變?yōu)镾i(OH)₄，Si(OH)₄+Si(OH)₄之間反應(yīng)生成球狀SiO₂微粉。由于Si0₂微粉界面有一OH基存在，所以活性很高。

　　2.3 骨料的吸水性

　　骨料的吸水性小，則混料用水量足以保證形成溶膠并使顆粒之間自由流動(dòng)。如電熔和板狀A(yù)l₂O₃吸水少。

　　2.4 合適的分散劑

　　在加入SiO₂微粉的體系中，Si0₂膠體呈電負(fù)性，與Al 3+ 、Ca2+等離子反應(yīng)而發(fā)生凝聚，降低澆注料的流動(dòng)性。

　　加入堿金屬磷酸鹽作分散劑、則Al³⁺、Ca²⁺離子被帶負(fù)電的磷酸根離子所包裹而呈多價(jià)負(fù)電荷;而Si0₂形成的SiO3^2-離子被Na+離子包圍呈疏松狀態(tài)。此時(shí)磷酸根離子(包裹了Ca²⁺、Al³⁺)與SiO₃^2-的斥力起作用而使流動(dòng)性增加。

　　2.5 使用少量高鋁水泥和添加延遲硬化劑

　　無(wú)水泥澆注料在110℃時(shí)強(qiáng)度不足，加入少量水泥是為了保持澆注料在室溫到110℃時(shí)澆注料本體的強(qiáng)度。

　　3實(shí)驗(yàn)部分

　　3.1原料

　　原料的化學(xué)成分如表1。

　　表1 原料的化學(xué)成分、%

　　3.2 粒度構(gòu)成

　　低水泥自流澆注料的顆粒組成為：粗顆粒(大于1.0mm)35%〜50%，細(xì)顆粒(1.0〜0.045mm)16%〜37%，超細(xì)顆粒(小于0.045mm)23%~41%時(shí)澆注料的流動(dòng)性最隹。本實(shí)驗(yàn)中取粗：細(xì)：超細(xì)=45 :25 : 30。

　　3.3自流澆注料的構(gòu)成

　　自流澆注料由電熔剛玉、燒結(jié)Al₂O₃和分散劑等構(gòu)成，其中SiO₂超微粉、Al₂O₃微粉和高鋁水泥的變化情況如表2所示。

　　表2 微粉和高鋁水泥的變化情況

　　3.4 實(shí)驗(yàn)方法

　　將稱好的原料預(yù)干混1〜2min，然后加水混〜5min，制成40mmX40mmX160mm的試樣，測(cè)定體積密度、耐壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。

　　低水泥自流澆注料中水量的確定依下面的方法：將一升混合料加到如圖1所示的裝置中，將擋板提高5Omm，如果30s后混合料能夠達(dá)到對(duì)面的豎板，則此時(shí)的用水量合適。

　　圖1 自流澆注料流動(dòng)性試驗(yàn)裝置

　　3.5 結(jié)果與討論

　　自流澆注料的典型性能見(jiàn)表3。

　　表3 自流澆注料的典型性能

　　依自流澆注料的實(shí)驗(yàn)方法可以看到配方A、B、C、D的流動(dòng)特性在30〜60s范圍內(nèi)。A中由于沒(méi)有加入水泥而使其強(qiáng)度偏低中加水量至8.5%時(shí)，自流的時(shí)間仍偏長(zhǎng)，比較B、C則看出C的流動(dòng)特性較好，且耐壓強(qiáng)度也較高。因此可以認(rèn)為，水泥的加入量在2%左右，可以使?jié)沧⒘显谳^低的加水量(7.5%)時(shí)，處于自流狀態(tài)。當(dāng)然分散劑的配合使用也是必不可少的。

　　從C、F、G、H中可以看出，改變SiO₂微粉的用量，對(duì)澆注料的流動(dòng)性有較大的影響，且隨SiO2微粉量的增加，澆注料的流動(dòng)性變好，1400℃抗折強(qiáng)度受SiO2影響并不大，但體枳密度稍有下降。

　　實(shí)驗(yàn)中對(duì)β-萘磺胺甲醛縮合物，木質(zhì)素磺酸鹽，磺化三聚氰胺甲醛縮合物的分散效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其中以β-萘磺酸甲醛縮合物的分散效果較好，其添加量為0.2%〜0.5%。

　　4結(jié)論

　　(1)低水泥自流澆注料中的高鋁水泥以2%的加入暈為合適。加入量低，自流澆注料110℃時(shí)的強(qiáng)度偏低;而加入量高時(shí)，達(dá)到自流狀態(tài)所需的水量增加，伴隨體積密度及其它性能下降。

　　(2)自流澆注料的流動(dòng)性隨SiO₂微粉用量的增加而顯著提高。

　　(3)分散劑以β-萘磺酸甲醛縮合物的分散效果最好。