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        中能技術

        關于堿性耐火澆注料的水化反應及控制技術

        文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2021/4/14     瀏覽次數:    
        堿性耐火澆注料通常是指含有鎂砂的耐火澆注料,也稱為鎂質耐火澆注料,為了滿足冶煉潔凈鋼的要求,降低熔渣滲透,提高抗熱震性能等,分為多種產品,常見的如鎂鉻(MgO-Spinel)耐火澆注料、鎂鋁耐火澆注料、鎂鋯耐火澆注料、鎂鋁鋯耐火澆注料、鎂鋁鈦耐火澆注料和MgO-CaO耐火澆注料等。
        通過不斷的實踐和開發研究表明,一種完全的堿性耐火澆注料,需要解決以下問題:
        • 足夠的可用時間。
        • 干燥期間堿性細粉不發生水化作用。
        • 在多次熱循環的情況下體積穩定性好。
        • 在使用過程中熔渣滲透少。


        • 與堿性鐵素體(含鐵氧化物熔渣)接觸時不發生結構剝落。
        • 堿性耐火澆注料中主要成分為MgO,容易溶出鈣離子Ca2?和鎂離子Mg2?,它們會使高度分散的高鋁細粉和硅微粉等活性物質凝聚導致硬化速度過快,可使用時間縮短,難以獲得致密的施工(澆注)體。其對策是通過選擇最佳的結合劑來封閉這些陽離子以控制處于分散狀態的活性物質的凝聚速度,從而獲得致密的施工(澆注)體。
          堿性耐火澆注料存在的另一問題是有可能在干燥過程中產生裂紋使施工(澆注)體破壞,其原因是MgO在干燥過程中產生水化。因為MgO在水中所發生的溶解析出反應和與水蒸氣發生的直接水化反應都會導致堿性耐火澆注料施工體的結構破壞。作為提高堿性耐火澆注料抗水化性能的一個重要措施,是正確選擇添加劑(即活性SO?超微粉)。在堿性耐火澆注料中添加超微粉的另一個好處是可減少熔渣滲入堿性耐火澆注料中。
          抑制堿性耐火澆注料發生水化的方法:
          堿性耐火澆注料的難題之一是MgO、CaO等都是水合性很強的耐火原料,它們遇水或水蒸氣容易發生水化反應。堿性耐火澆注料中鎂砂與澆注施工體中f-H?O和空氣中H?O(g)接觸容易產生水化反應,而且鎂砂純度越高,水化程度就越劇烈。要防止鎂砂的這種水化反應,可以采取以下防水化的技術措施
          (1)選用粗晶粒鎂砂作為堿性耐火澆注料的MgO源。試驗研究已經確認:采用粗晶粒鎂砂或者電熔鎂砂作為堿性耐火澆注料的主原料時,其水化速度很慢,而由細晶粒鎂砂配制的堿性耐火澆注料,其水化速度很快。因此,配制堿性耐火澆注料}時,選用粗晶粒鎂砂或者電熔鎂砂作為其主原料是非常合理的。
          (2)采用CaO/SiO?比小的鎂砂作為堿性耐火澆注料的MgO源。鎂砂的CaO/SiO?比越小,而且SiO?+B?O?含量越高,堿性耐火澆注料水化傾向就低。其中B?O?是配制抗水化鎂質耐火制品的重要添加成分。
          (3)對鎂砂進行表面覆膜是提高其抗水性能的重要措施。主要是采取浸漬涂覆的方法,即用有機化合物或者無機化合物溶液浸漬例如,濃度為8%的磷酸溶液或者一定濃度的有機硅化合物溶液(用5%有機溶液如丙酮等稀釋而成)等浸漬后于150℃以上的溫度進行熱處理(視所選用的化合物種類不同可能達到450℃以上)。此外采用脂肪酸類化合物或者鈦系有機金屬化合物,例如Ti[OCH(CH)?]?[OC(CH?)CHCOCH?]進行表面覆膜等,均可提高鎂砂的抗水化性能。
          (4)添加防水化物質亦可提高堿性耐火澆注料的抗水化性能。這類添加物質的種類和數量則視所使用的結合劑而有區別。例如,以CAC為結合劑的鎂質耐火澆注料,添加乳酸鋁可起到防水化的作用(同時添加分散劑和緩凝劑);以HMP為結合劑時,選用含有24%Al?O?的鎂砂即具有較高的抗水化性能;在以CAC為結合劑時加入uf-SiO?、有機物(鰲合劑)及BA有助于提高堿性耐火澆注料的抗水化性能。
          (5)采用疏水結合劑可提高堿性耐火澆注料的抗水化性能。采用疏水物質,例如一種用硫酸皂化生產植物醇時的副產物,其主要成分為醇類(脂肪醇、三萜烯醇)40%,二醇5%~7%,羰基化合物30%,焦油瀝青的氧化物及聚合產物20%,其余為碳氫化合物(石蠟50%,菊烯50%)。結合劑在使用前做改性處理,方法是加熱至180℃,排出水分和重醇類,同時加入1%~2%的可提高熱態黏性的外加劑。


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