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硅線石改性無水泥澆注料的研究

2017-09-26  來自: 南陽元昊礦產品公司 瀏覽次數:317

硅線石改性無水泥澆注料的研究

硅線石和紅柱石、藍晶石合稱三石,具有相同的化學組成,不同的結構,它們都是常壓下的熱力學不穩定相,故而在常壓下實驗室無法合成,它們只存在于因地殼變動而形成的礦物中,硅線石在高溫下(1545℃)轉化為莫來石和方石英,轉化速度較侵,轉化后導致體積膨脹7%一8%。各種國產硅線石熱膨脹率與它的化學組成有關,也與雜質含量有關。硅線石由于具有良好的高溫性能和抗溫度劇變能力,已廣泛地用于耐火材料的改性。表2—30列出了硅線石對一些耐火制品的改性作用。在不定形耐火材料中大量應用的是藍晶石以抵消結合劑及其他基質的高溫收縮。近年來,硅線石在制作大型高爐熱風爐低蠕變磚方面發揮了重要作用。此外,在各類窯具中也廣泛應用其熱穩定性,玻璃工業用耐火材料也較多。國內外有關硅線石加入澆注料中改性的報導不多,為此,我們對硅線石加入無水泥澆注料后改性的狀態作了研究。 

硅線石制品的一些性能: 

一、實驗:

將陽泉特級礬土熟料破碎成小于8mm的顆粒和小于0.088mm的細粉,硅線石為小于0.088mm的細粉,其他原料有d=1.4的磷酸溶液和d=1.30的硫酸鋁溶液和礬土水泥。將上述原料按表2-32的配比制成25mm×25mm×130mm的試樣和直徑為50mm×50mm的試樣,分別測定不同條件下的性能,其結果也列于表2-32.

注:D為分散劑三聚磷酸鈉。

二、討論:

由圖2—22和圖2—26可見:無水泥澆注料加入硅線石后,1000℃×3h和1300℃×3h燒后的耐壓強度和燒后線變化都無明顯的變化,而1500℃×3h后耐壓強度則大幅度下降,燒后線膨脹增大,而且隨著硅線石加入量的增大,這種變化趨勢逐漸增大,這可以用硅線石的分解和莫來石化導致其結構疏松來解釋。圖2—27的顯微結構照片也充分說明了這一變化,未加硅線石的試樣結構緊密,以剛玉相為主,而添加硅線石的試樣則在1500℃×3h燒后分解已完全,觀察到基質和顆粒邊緣的莫來石生成(氣孔較多并有裂縫),可以很好地解釋上述現象。至于l 500℃下硅線石的分解完全可以認為是雜質存在促進其分解。但是,從圖2—22還可見到:加入硅線石的無水泥澆注料燒后的抗折強度卻無明顯變化,即使是1500℃×3h燒后,其抗折強度也無下降的趨勢,作者認為:這可能是因為抗折強度與材料的韌性密切相關,而莫來石化所造成的微裂紋和復相均有增韌作用,從而抵消了結構疏松的影響。由圖2—23可見:硅線石的加入對無水泥澆注料的荷軟開始溫度影響不大,隨硅線石的加入,其荷軟開始點略有下降,原料本身純度較高,加入的硅線石主要是使其在A1z()3—SiO 2主系統中SiO 2含量增大而導致荷軟開始點略有降低。圖2—24顯示無論用何種SiO 2微粉制作無水泥澆注料,硅線石加入后對其燒后強度的影響都是相似的,即1500℃×3h燒后耐壓強度大幅度下降。圖2—25顯示了當硅線石加入到磷酸鹽結合和硫酸鹽結合的澆注料中,對其燒后耐壓強度無顯著影響,而硫酸鹽結合的澆注料1500℃×3h燒后的耐壓強度反而上升,作者認為:這主要是由于這兩種澆注料中部以水泥作為促凝劑,所以在高溫下液相量較大,這種液相可能阻礙莫來石的形成和消除莫來石化的膨脹作用。當然磷酸鹽的鏈狀聚合結構不易被破壞也是原因之一。

上述試驗表明,硅線石加入到無水泥高技術澆注料中.同藍晶石一樣可以作為高溫膨脹劑使用,但是,因為它的莫來石轉變過程進行的很慢,而且體積膨脹也比藍晶石小,所以從它對熱穩定的影響而言,應該優于藍晶石。同時從它加入到澆注料中在1500攝氏度燒后因體積膨脹而耐壓強度下降,但燒后冷態抗折強度卻不下降,說明在其結構中能形成具有分散應力的不規則細微裂紋,這對改善澆注料的熱穩定性是有益的。

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