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行业资讯

轻质自流耐火浇注料的研发

自流浇注料作为第四代浇注料,具有许多明显的优势。自流浇注料多为重质,还未见过轻质的。因此对轻质自流耐火浇注料作了尝试。高性能的自流浇注料要求具备高流动性,高稳定性和高填充性的统一。流动性和抗分离性是相互矛盾的,但二者必须统一于一体。通过提高用水量也可获得(或增大)流动性,但同时又降低了抗分离能力,稳定性差,并伴随着物理力学性能的下降。因此如何以较低用水量,获得高流动性和高稳定性,是自流浇注料的关键。

试验

原材料

试验用原材料为矾土水泥,陶粒,氧化铝粉,硅灰,自制超细粉(粘土质),分散剂等。其化学成分如表1。

表1原材料化学组成/ %

流动值的测定

采用一个无底圆筒(05.0 cm x 5.1 cm),置于玻璃板上,将拌合物注入圆筒中,表面用抹刀轻轻刮平后,垂直向上提取圆筒,拌合物自动流成圆盘状,量取四个垂直的直径取平均值,即为流动值(mm)。

试样的制备

准确称取各组分加入搅拌机中干混1min,再加水揽拌2 min,将拌合物装入40mmx40mmx160mm的试模中自流成型,24h后拆模,自然养护48h。

物理性能的测试

试样经815℃热处理后,进行物理性能的测试,并用普通隔热浇注料作对比试验,其结果列于表2。

表2不同浇注料的性能

结果与讨论

顆粒粒度的构成

骨料对流动性的影响表现在多方面:颗粒形状,级配,粒径,吸水性等。颗粒的形状愈接近球形,颗粒间相互接触的面积愈小,流动性愈好。骨料的吸水性小,则混合料用水量在较小的情况下就足以保证形成溶胶并使颗粒之间能够自由流动。颗粒级配是影响流动性能的重要因素。该试验中颗粒范围为:粗颗粒5〜1.2 mm;中颗粒1.2〜0.3mm;细颗粒0.3〜0.045mm;超细粉< 0.045mm。细粉用量不足时,骨料与细粉之 间存在着分离倾向,流动性差或不流动;中颗粒用量较多时,因骨料之间的直接接触,使流动性显著下降;细粉用量过多时,则施工后细粉产生分离现象,或产生高粘度,影响流动性。采用不同的粗中细颗粒级配,观察其相应的达到稳定的流动性时所需的超细粉最小用量,试验结果见表3。

表3颗粒级配与超细粉用量之间的关系

颗粒级配直接影响着堆积的密实状态, 从而影响超细粉的用量,从表3可以看出:

(1)试样2由于<0. 3 mm细颗粒具有粘聚性,用量太多时导致流动性下降。(2)间断级配较连续级配可获得更紧密堆积,因此前者达到稳定的流动性时所需的超细粉最小用量较少。

颗粒粒径的大小

用5~10mm颗粒按不同的重量比部分置换5~1.2mm颗粒,在相同的用水量下分别测试流动值,结果见图1。试验表明:颗粒粒径的增大造成流动性急剧下降。为了获得良好的流动性,应选择粒径小的颗粒为骨料。

超细粉

超细粉在自流浇注料中除了填充骨料堆积的空隙外,更重要的是与水形成连续的流体,减少颗粒间的直接接触,从而使物料在其自身重力作用下可流动。超细粉的种类不同,其性能也不同。

氧化铝粉和自制超细粉

在同一配合比中,对氧化铝粉与自制超细粉(粘土质)按等重量进行互换,分别测定流动值。比较二者的作用(见表4),自制超细粉的性能优于氧化铝粉。

表4 二种超细粉在自流浇注料中的性能比较

硅灰

表5给出了硅灰与自制超细粉复合使用对浇注料流动性、稳定性及物理力学性能的影响。从中不难看到,少量硅灰的掺入,有利于浇注料流动性的提高,随其用量的进一步增加,流动性急剧下降。

表5硅灰在自流浇注料中的作用

在体系中加入硅灰后,Si02与水形成呈电负性的胶体,带负电荷粒子之间的排斥力使流动性增加。同时Si02胶体具有粘稠性,当其用量增加时,粘稠性起主导作用,反而使流动性急剧下降。此外,我们还可以看到,使用硅灰对浇注料的强度有所提高,这是由于硅灰粒子极细小,能填充毛细孔所致。 综合平衡其各种作用,硅灰的适宜用量为1.5% ~ 2%,此时的绕注料既具有局流动性,又具有一定的稳定性。

自流浇注料的性能

经试验,自流浇注料的基本配方(%)为:矾土水泥30~35,陶粒45~55,超细粉15〜 20,硅灰1.5 ~2.0,以及适量的分散剂,浇注料性能见表2。

比较表2中各项内容,我们看到:(1)所制备的自流浇注料具有普通浇注料同样的物理性能,在用水量上相当,但却获得了普通浇注料所不具备的高流动性。(2)该自流浇注料的各项性能指标均达到并超过了石油化工行业〈隔热耐磨混凝土衬里技术规范〉SH3531-94中规定的对催化裂化装置用单层衬里材料性能的要求。

结论

(1)骨料的性能直接影响着浇注料的用水量和流动性,采用合适的超细粉和分散剂,是实现低用水量和高流动性的有效技术途径。

(2)硅灰既对浇注料的流动性和物理力学性能有贡献,又具有粘稠性,与自制超细粉的复合使用,可同时获得对流动性和稳定性的需要,硅灰的适宜用量为1.5%〜2.0%。

(3)所制备的自流轻质浇注料可用于石油化工行业催化裂化装置无龟甲网隔热耐磨单层衬里。

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