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论凯发精英---通用耐火原材料

论凯发精英---通用耐火原材料
作者: Lyhuixi 浏览: 次 发布时间: 2012-07-23

论凯发精英---通用耐火原材料

本文对硅微粉四十多年来在耐火材料方面的应用情况进行了回顾,对其在砖和浇注料粘结系统中的作用,包括各种不同温度下的反应机理进行了论述,揭示了这些反应中的一些临界参数,给出了硅微粉在可浇注材料中应用的一些范例。

介 绍 

硅微粉是一种非晶态氧化硅,通常从碳热还原法生产硅铁和硅的过程中所生成的烟尘经过滤和分级获得。对高质量耐火级硅微粉进行的典型分析结果见下表1

1,高质量耐火级硅微粉典型分析(%

­­­­组 份 SiO2 Al2O3  CaO Fe 2O3 MgO Na3O K2O   C  PH

硅微粉 97.5 0.4  0.2  0.1  0.1   0.1  0.3  0.5 6.0

人们发现,硅微粉的结晶度在0.3%(重量计)以下。硅微粉由平均直径约为0.15微米的球体构成。这些球体是初级聚积物的结构单元,而初级聚积物是一些由材料挤粘结在一起的球体。因此,其有效粒度分布在亚微粒范围内变得相当宽。人们发现,硅微粉的宽粒度分布不仅可提高浇注料的填充效率,还可提高其可施工性能。

历史回顾

尽管硅微粉过去不易得到,但至少已有四十年在耐火材料中应用的历史。例如在美国,Permanente公司(后改称为Vaiser公司)曾一直采用硅微粉来生产镁砖和铬镁砖中的镁橄榄石结合相。该公司在其1948年的专利公报中也曾提及镁橄榄石砖的生产情况。

在挪威,埃肯耐火材料厂于四十年代末开始对硅微粉的应用进行研究,并于1952年获得有关方英石,莫来石(3Al2O3 2SiO2)和锆英石(ZrO2, SiO2)陶瓷复合物合成方面的专利。

在以后的年代里,在埃肯耐火材料厂和挪威技术研究所又进行了多项研究,就硅微粉和硅酸盐系统在陶瓷和耐火材料中的应用进行了研究。

在该项实验中,采用硅微粉与橄榄石,轻烧的折、白云石和石灰石,对硅酸盐顽辉石(MgO SiO2),辉石(Mg(Ca Fe)SiO2),透辉石(CaOMgOSiO2)和硅灰石(CaOSiO2)的烧结反应进行了研究。这些研究看起来似乎是很不成熟的,然而,应该提及的是在850 900℃ 通过煅烧橄榄石和硅微粉,在不产生新的物相(即顽辉石)的情况下所获得的令人惊奇的强度和硬度是特别值得注意的。同样,在 1000℃ 以上的各温度下通过煅烧石灰石和硅微粉,使硅灰石的基体即坚固又轻。

此外,我们也尝试过用橄榄石,刚玉和硅微粉来合成董青石(2MgO 2Al2O3 5SiO2),结果,再次形成了相当坚固的陶瓷体,但没有检测出董青石。通过使橄榄石与硅微粉和球状粘土相结合,对顽辉石-董青石物质中的陶瓷组份也进行了研究,所获得的结果表明,烧结温度越低,可塑性越强。

尽管过去的这些试验可能被视为是人们的一种好奇,但是,我们应该承认当时人们的某些认识确实是正确的。此外,请不要忘记,在这些实验中所用的硅微粉中杂质含量是相当高的(SiO292%)。在八十年代初,埃肯耐火材料厂再次对硅微粉在陶瓷体和釉彩中的应用进行了研究,研究结果证实了上述种种结论。有趣的是在中国,含有硅微粉的锅现在用来放在明火上烧饭。一般来讲,传统的缸瓷器皿是经受不住在明火烧饭时的热冲击的。

尽管早在二十世纪二十年代人们就已实际采用耐火混凝土,但直到二十世纪五十年代末人们才在这些产品中使用硅微粉。尽管Harbison-Walker在工业化生产中使用硅微粉所起的作用是有限的,但考虑到当时硅微粉和铝酸钙水泥质量的不稳定状况,我们仍应该承认H.Walk是硅微粉陶瓷的先驱。

Harbison-Walker公司于1964年也曾经获得一份有关在硅砖中加用硅微粉的专利。据该专利介绍,砖中加用硅微粉后,砖的耐磨性能和耐热冲击性能得到增强。

埃肯耐火材料厂于1973年获得一份完全以硅微粉为基材的硅砖生产专利。该项专利揭示了硅微粉与少量石灰和铵盐混合获得鳞石英砖的方法。

众所周知,是普洛斯特(Prost)的专利和拉法格(Lafarge)的专利为现代低水泥浇筑料的开发提供了指南。因此,人们有理由认为当今大部分含硅微粉的浇筑料的生产是以这些专利为基础的。

浇筑料的结合系统

低水泥浇筑料中的“标准”结合氧化系统目前由铝酸钙水泥、硅微粉、经精细研磨的煅浇氧化铝的分散剂构成。在此基本粘合系统基础上,人们可进行各种改进/增加。

由于硅微粉在结合系统中的颗粒通常是最细小的,其比表面积约为 20m2 /g,因此,它的表面特性和杂质含量就决定了浇筑料的浇筑和凝结性能。在某些混合物中,硅微粉对总颗粒表面积的影响在50%以上。

在水系统中,硅微粉通常具有大约为2030mV的负表面电荷。电荷在pH值约为23时为零。而另一方面,水泥却显示出稍有点正电荷,这可能是由于碳化作用所致。因些,在未加分散剂的情况下,结合系统的颗粒会相互吸引。这样,就要求加入大量的水,以便使颗粒相互之间能自由地移动,据认为,波特兰水泥系统即增塑剂或超级增塑剂中的表面活性剂(通常称为分散剂)可使粘合系统的颗粒产生均一的负电荷。由于颗粒在产生负电荷后会相互排斥,因而可降低水的加入量。

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