電熔鋁酸鹽水泥耐火澆注料是用電熔鋁酸鹽水泥作結合劑,α-Al2O3和剛玉作粉料,剛玉、莫來石和鎂鋁尖晶石作耐火骨料,摻外加劑,按比例配合并加水攪拌、成型及養護后而成的。
它具有快硬旱強、高純度、高耐火度、高荷重軟化溫度和高強度等特點,最高使用溫度為1800℃,一般用于熱工設備的特殊部位、
一、水泥的生產和性能
電熔鋁酸鹽水泥時用工業氧化鋁和碳酸鈣或優質石灰石經電弧爐熔融而成的。生產時,按堿度系數為1左右控制配料,物料混合細磨后,裝進爐中電熔,經充分反應后的熟料熔體溫度接近礦物熔點時,即可出料并用合適的冷卻方式冷卻,使CA晶體發育完全并呈細粒狀析出,同時含有較高的CA相和玻璃相。C12A7呈極細小粒狀析出,含量適宜。獲得的水泥熟料熔塊,經破碎后參加數量的α-Al2O3進行混磨,即成水泥。眾所周知,CA和C12A7具有早強的特點,但熔點較低,分別為1600℃和1415℃。為了提高水泥的耐火度和高溫性能,故摻加適量的α-Al2O3,使水泥中Al2O3含量大于77%,耐火度達到1750℃以上。
電熔鋁酸鹽水泥的CA粒徑一般為4~50um,α-Al2O3的約為2um,二者含量均為30%~35%,C12A7含量為6%左右,并含有20%~30%的玻璃相。該水泥比表面積為7500~10000cm2/g,標準養護3d的耐壓強度為19MPa左右,抗折強度約為3.7MPa;在使用時,因水泥中含有速凝的C12A7,必須摻加緩凝劑,否則難以施工。
二、耐火澆注料的性能和應用
電熔鋁酸鹽水泥耐火澆注料配制時,水泥用量為18%,耐火粉料采用電熔剛玉粉,耐火骨料最大粒徑為5mm,其顆粒級配(%)為:5~3mm,30~40;3~1m;25~30mm;<1mm,35~45。同時用緩凝劑和減水劑等復合外加劑。該澆注料成型初凝后,因水化熱在8h內放出較多,故應在潮濕環境中自然養護,或進行標養,但不宜放進水中養護。養護到期后,檢驗常溫強度。烘干后,檢驗各種高溫性能,詳見表1-1。表中編號1、編號2和編號3,分別用電熔剛玉、燒結剛玉和一級礬土熟料作耐火骨料,其水用量分別為9%,8.7%和12%。從表中看出,1天常溫耐壓強度達到43~50MPa,顯示了快硬旱強的特點,其強度已占總強度的80%左右。
表1-1 電熔鋁酸鹽水泥耐火澆注料的性能
電熔鋁酸鹽水泥耐火澆注料的強度變化特征,與前述基本相同,也是中溫強度下降,但強度絕對值比較高。其烘干耐壓強度為33~41MPa。以編號1為例,烘干耐壓強度為40MPa,300℃和800℃燒后耐壓強度分別為29.5MPa和30.5MPa,比烘干耐壓強度下降25%左右,這是由于C3AH6和AH3脫水及礦物變化所致;1000℃燒后耐壓強度為28MPa,其組織是細小顆粒晶體且較分散,故強度較低。1200℃燒后耐壓強度為33MPa,CA2較大,是由于α-Al2O3填充脫水和化學反應所造成的孔隙,增強了組織結構的致密性,加熱到1400℃時,主要礦物為CA2、CA6和α-Al2O3,固相燒結進行到中期,促進了晶體長大并形成致密的細晶結構,體積密度增大,燒后線收縮也增加了,此時強度較大;1500℃加熱后,除剛玉外,CA2晶體長大至2um,CA6晶體長大且數量增加。由于晶體交錯生長變大,造成一定的孔隙,致使體積密度和燒后耐壓強度略有降低。燒后線變化1400℃時為收縮,1500℃時略顯膨脹,也是由于晶體的發育生長所致。
α-Al2O3粉對剛玉質澆注料強度的影響。摻加α-Al2O3粉配制的耐火澆注料強度普遍提高。1000~1400℃的時間的強度提高1倍以上,與烘干強度相比,中溫強度僅下降約為27%,且絕對值為30MPa.這是由于α-Al2O3粉在1000℃及以上溫度下,其填充孔隙作用并參與固相反應,形成高熔點的CA2、CA6晶體,致使組織結構致密化,強度顯著升高。
電熔鋁酸鹽水泥剛玉質耐火澆注料具有體積穩定性好、耐磨性高和抗剝落性強等特點,主要用于高爐熱風圍管、風嘴、爐外精煉的浸漬管(吸嘴)、整體噴槍襯體,回轉窯高溫部位,石油催化裂化裝置的旋風分離器和U形管襯體、化工高溫二段轉化爐的上筒體和分配筒(即燃燒室部位)等。