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1、目 录第一章 不定形耐火材料根底知识21.1 不定形耐火材料的定义21.2 不定形耐火材料的分类21.3 不定形耐火材料的特点和工艺流程4第二章原材料及其要求6第一节耐火骨料和粉料62.1.1作用及要求62.1.2 几种重要骨料7第二节不定形耐火材料用的结合剂162.2.1 概述162.2.2暂时性结合剂182.2.3 碳素结合剂U192.2.4铝酸盐水泥202.2.5硅酸盐结合剂U232.2.6磷酸及磷酸盐结合剂U25第三节不定形耐火材料的添加剂272.3.1 概述272.3.2 减水剂U282.3.3 铝酸盐水泥结合用的减水剂U302.3.4 不定形耐火材料用的分散剂302.3.5不定形耐
2、火材料用促凝剂和缓凝剂U32第三章耐火材料的组成和性质363.1不定形耐火材料的化学矿物组成363.2 不定形耐火材料的组织构造383.3 不定形耐火材料的热学性质和导电性393.4 不定形耐火材料的力学性质403.5 不定形耐火材料的高温使用性能423.6 不定形耐火材料的施工性质44第一章不定形耐火材料根本知识不定形耐火材料：不定形耐火材料是由耐火骨 料和粉料、结合剂或另掺外加剂以一定比例组成的 混合料，能直接使用或加适当的液体调配后使用。 即该料是一种不经过煅烧的新型耐火材料，其耐火 度不低于1 5 8 0 C。骨料：指粒径大于0.0 8 8 mm的颗粒料，它是 不定形耐火材料组织构造中
3、的主要材料，起骨架作 用，它决定了不定形耐火材料的物理力学和高温性 能，也是决定材料属性及应用范围的重要依据。粉料：也称细粉，指粒径小于0.0 8 8 mm的颗 粒料，它是不定形耐火材料组织构造中的基质之 一，在高温下起连接骨料的作用，使之获得物理力 学和使用性能。细粉能填充骨料的孔隙，赋予或改 散不定形耐火材料的作业性能及致密度。结合剂：指能使耐火骨料和粉料胶结起来显示 一定强度的材料。结合剂是不定形耐火材料的重要 组份，可用无机、有机及其复合物等材料，其主要 品种有水泥、水玻璃、磷酸、溶胶、树脂、软质粘 土和某些超微粉等。添加剂：是强化结合剂作用和提高基质相性能 的材料。它是耐火骨料、耐火
4、粉料和结合剂构成的 根本组份之外的材料，故也称外加剂。如增塑剂， 促凝剂，缓凝剂，助烧结剂，膨胀剂等。另外，对粉料中很细的局部分别规定：粒径中 小于5呻的是微粉；粒径中小于1呻的是超微 粉。结合剂不定形耐火材料种类结合剂举例胶结形式硬化条件无机水泥硅酸盐水泥、高铝水泥、 铝一60水泥、纯铝酸钙水 泥、钡水泥、白云石水泥 等水合水硬性化合物水玻璃、磷酸、磷酸盐、 卤水等化学聚合气硬、热硬粘土软质粘土凝聚水合气硬、热硬超微粉活性氧化硅、氧化铝凝聚水合气硬、热硬有机纸浆废液、焦油沥青、酚 醛树脂化学粘附气硬性复合软质粘土及高铝水泥等水合凝聚气硬性表1-2按施工制作方法的分类名称特性施工方法施工设备浇
5、注料具有较好的振动 流动性浇注振动台、振动器、人工可塑料具有较好的可塑 性捣打捣固机、风镐、人工捣打料半干性捣打捣固机、风镐、人工喷涂料流动性、粘附 性、快凝性喷射喷射火法、湿法、半 干法涂抹料流动性、粘附性涂抹涂抹机、人工投射料粘附性、快速凝 固性甩砂、抛 砂甩砂机、抛砂机、人工压入料流动性、泵送性压入泥浆泵火泥流动性、粘结性涂抹人工耐火骨料不定形耐火材料品种材料举例主要化学成 分，主要矿物高铝质矶土熟料、刚玉A12O3 50-95莫来石、刚玉粘土质粘土熟料、废砖A12O3 30-55莫来石、刚玉半硅质硅质粘土、腊石SiO265,A12O390鳞石英、方石英镁质镁砂MgO87方镁石其它碳化硅
6、SiC50碳化硅铭渣A12O375,Cr2O38铝铭尖日日石多孔熟料Al2O335莫来石、方石英页岩、陶粒SiO290方石英1.3.1不定形耐火材料的特点总结如表1-4：表1-4不定形耐火材料的特点工程优点缺点工艺流程流程短、成品率高、供给及时、热耗 低、劳动强度小标准缺乏、检验方法不全产品性能整体性好、抗热震性强性能易波动技术经济投资少、建立期短、占地少、见效快开发应用周期短、更新快使用性能适应性强、处理复杂构造、便于修补不便于拆毁1.3.2不定形耐火材料的工艺过程如以下图:掺和料耐火材料分级物料结合剂流动性半干性拌 搅性能调试预制件泥料可塑料捣打料浇注料耐火泥涂抹料喷涂料施工图1-1不定形
7、耐火材料的生产工艺流程图第二章主要原材料及其要求不定形耐火材料的原材料分为耐火骨料、耐火粉料、结合剂 和外加剂。采用不同性质的原材料，可配制成不同的性能、使用 温度和使用范围的不定形耐火材料。现代的不定形耐火材料，一 般采用复合的原材料，充分发挥其各自的特性，以便获得最正确 的理化性能，提高产品的使用寿命。不定形耐火材料的物料构成 图如下：不定形耐火材料厂骨料 ,细粉V,基质*,结合剂掺合物4J分散质广水-添加剂、分散体添加剂图2-1不定形耐火材料的物料构成图第一节耐火骨料和粉料在不定形耐火材料中，耐火骨料用量一般为63%73%，起 骨架作用，能显著影响其性能；耐火粉料用量为15% 37%，起
8、 填充骨料空隙和改善施工和易性等作用。有些耐火粉料，如粘土 和超微粉等，还是良好的结合剂。其理想的颗粒级配是粗骨料所 造成的空隙恰被细骨料所填满，二者间的空隙又被耐火粉料所填 充，到达最大的堆积密度，以便获得最正确的性能。耐火骨料分为粗骨料和细骨料。一般颗粒尺寸大于5mm的为 粗骨料；5mm-0.088mm的颗粒称为细骨料。骨料临界粒度根据施 工制作方法不同而制定，如表2-1所示。目前，耐火骨料临界粒度 有减小的倾向，一般用8mm或5mm，泵送料为3mm。表2-1耐火骨料的临界粒度成型方法振动喷涂捣打泵送料临界粒度/mm1010-510-55-3氧化铝质耐火原料表2-2不同骨料的主要性能表组成
9、、性能骨料种类、Al2O3%Fe2O3 %TiO2%CaO%SiO2%(Na2O+k2O)%体积 密度 g/cm3总气 孔 率烧结刚玉99. 50. 10. 090. 080. 050. 133. 610板状刚玉99. 80. 05一0. 050. 10. 423. 588棕刚玉93. 81. 40. 90. 52. 7一3. 58电熔棕刚玉93. 21. 03. 01. 31. 10. 353. 75白刚玉99. 30. 160. 140. 080. 253. 68矶土熟料88. 51. 64. 00. 45. 50. 303. 49烧结莫来石72. 10. 50. 030. 0323. 4
10、0. 282. 7512表2-2列出了几种氧化铝质骨料的主要性能。其中刚玉的成 分为a-Al2O3，硬度为9,熔点为2050C。刚玉具有高的热导性 和电绝缘性、优良的化学稳定性和抵抗复原剂作用的能力。它是 用工业氧化铝或铝土矿经烧结或电熔后而制成的。当用工业氧化 铝电熔时，得到的是白色刚玉，Al2O3含量大于98.5%；当用铝土 矿作原料时，那么获得普通刚玉，Al2O3含量为91-93%，经处理 后，Al2O3含量大于97%；当添加铁屑时，可生产棕刚玉；当添加 锆英石时，那么得到锆刚玉。即刚玉可分为烧结刚玉和电熔刚玉 两大品种，又可分为白刚玉、棕刚玉、锆刚玉和铭钢玉。电冶矶土刚玉 以矶土为原料
11、，通过电熔复原脱出 SiO2、 Fe2O3、TiO2等杂质制得，较电熔白刚玉本钱低。组织构造致密， 体积密度高，骨料吸水量少，且成型时骨料间移动阻力小，故表 现出良好的流动性能。采用电冶矶土刚玉和白刚玉制得的浇注料均有较好的微膨胀 性能。高温阶段，以电冶矶土刚玉制得的浇注料体积密度重新增 大，显气孔率下降，强度明显增大，说明同白刚玉相比，电冶矶 土刚玉能促进高温烧结，主要是由于电冶矶土刚玉熔制过程中会 残留有少量杂质。骨料组织构造和杂质成分所形成的玻璃相对热震稳定性有较 大影响。采用电熔白刚玉为骨料时，热震后浇注料抗折强度降低 率最小，显气孔率变化较小，说明热震后，材料中形成的裂纹较 少，热震
12、稳定性较好。以电冶矶土刚玉为骨料时，浇注料热震稳 定性有所下降。及电熔白刚玉相比，电冶矶土刚玉构造致密，晶粒粗大、晶 界少，且晶界处分布着一定量的含钛碳氮化合物，这类非氧化物 的存在有利于阻止CaO-SiO2-FeO系熔渣的渗透及渣的反响。用该 材料制备的浇注料在高碱度熔渣环境下，采用电冶矶土刚玉制得 的浇注料表现出优良的抗渣侵蚀和渗透性能。溷外耐材99NO3P17?棕色板状刚玉：棕色板状刚玉是一种介于高纯白色板状刚玉 和低纯烧结矶土之间的棕色板状刚玉(BTA)，它是通过高温液相烧 结控制构成莫来石基质显微构造所研制的唯一产品。及棕色电熔 氧化铝相比，该骨料具有高化学纯度、高抗侵蚀性、低气孔率
13、、 高抗热震性及很好的体积稳定性，而且可以极好地控制其显微构 造，具有良好的抗渣及化学侵蚀性能，如表2-3所示。表2-3棕色板刚玉及棕色电熔氧化铝的性能比拟名称体积密度g/cm3显气 孔 率熔锥 比值 (标准)重烧线 变化 (1580 C X1h)ai2o3 %SiO2 %Fe2O3 %光学显微 分析颗粒 大小u m棕色 板状 刚玉NW3.0N+38N94W主要为中 等棕色刚 玉晶体及 微量玻璃25棕色 电熔 氧化 铝NWN+38N95W大刚玉晶 体及大量 空隙，玻 璃相和内 部颗粒之 间有空隙100板状刚玉：板片状晶体构造，气孔小且闭气孔较多而气孔率 及电熔刚玉大体相当，纯度高，体积稳定性好，极小的重烧收 缩，用以生产的耐材或浇注料高温处理后具有良好的热震稳定性 和抗弯强度ALCoa公司，但价格较其它氧化铝高。烧结刚玉：就是氧化铝在1750C1800C下烧结，使其转化 为刚玉。其纯度比板状刚玉略低，具有体密大、气孔率低、高温 下有极好的抗热震性和抗炉渣侵蚀性，晶粒强度高，烧结刚玉强 度的变化取决于A12O3的含量、烧结温度和显微构造，并且这些相 的变化给气孔率及烧结晶体杨氏模量带来影响。电熔刚玉：其颗粒晶体构造均匀，刚玉晶体发育良好， 具有
