不定形耐火材料用超微粉及作用機理介紹

發布時間：2021/4/21 15:33:32

不定形耐火材料是不經燒制的耐火材料，其發展速度非�？�，日本、美國和德國的產量已經占耐火材料總產量的三分之一以上，使用范圍已經從軋鋼工業爐擴展到煉鋼和煉鐵等高溫窯爐，解決了一些重要的技術設備襯里問題。

超微粉作用機制復雜，超微粉品種不同其作用機制也不同

在耐火澆注料中，超微粉的基本作用機制是填空。傳統的耐火澆注料堆積密度大也密集，但仍有很多孔被過剩的水填滿，水樣去除后，留下很多孔。采用超微粉后，這些孔被超微粉填充，極少量的孔被水填充，耐火澆注料的混合水量下降，成型體的水被排除后，剩下的孔也很少。也就是說，在耐火澆注料中加入超微粉可以減少混合用水量，同時可以提高體積密度，降低顯氣孔率。

圖注： SiO2超微粉（左） α-Al2O3超微粉（右）

有研究在以白剛玉為主要原料的剛玉澆注料系統中添加不同的超微粉，研究超微粉用量與水用量、體積密度和顯氣孔率的關系。結果表明，超微粉的使用量具有佳值，一般為5%~7%，超微粉的使用量不足5%時，骨粉之間的間隙沒有填充，水的使用量大，體積密度小，顯氣孔率高的超微粉的使用量超過7%時，填充間隙有馀地，剩馀的超微粉需要水，不密實，對澆注料的致密化沒有貢獻。兩種超微粉中活性SiO2超微粉的填充效果比α-Al2O3超微粉好，其用量也少。超微粉不僅在細度上發揮作用，在其形狀和活性等方面也發揮作用，SiO2超微粉系硅灰在球形上發揮作用，雖然粗，但其填充性和減水性優于α-Al2O3超微粉。

自流式剛玉澆注料。

活性SiO2超微粉是非晶體或無定形二氧化硅，比表面積大，表面也大，容易吸附空氣中的水團聚，因此需防潮加分散劑使用。氧化硅結構內部有毛細管道，其表面可緩慢離子化，即有斷鍵，遇水后形成硅醇基或水解，具有較強的親水性和活性。耐火澆注料中，氧化硅超微粉粒有-OH基，有氫結合、凝聚的傾向，但該氫鍵結合弱，稍加剪切力，再次分散，粘性下降，剪切力解除后，SiO2微粒之間形成凝聚，水分子固定在SiO2凝聚體的三維網狀結構空間，粘性增加。也就是SiO2超微粉具有良好的觸變性和一定的凝聚性。

在耐火澆注料中，粘土超微粉和氧化物超微粉，如SiO2、Al2O3、Cr2O3等，可以在水中形成膠粒，存在分散劑時，粒子表面形成雙電層的重疊產生靜電反彈力，克服質點之間的范德華力，降低界面能力，阻止粒子之間的吸附凝聚，同時粒子周圍吸附分散劑形成溶媒層這也是超微粉作用機制之一，配合超微粉和適當的分散劑，可以減少耐火澆注料的水用量，提高流動性，改善澆注料的性能。

不同耐火超微粉的和化學組份和粒度組成

在耐火澆注料中，混合超微粉的作用主要是增強填充性，改善施工性，增加流動性，提高體積密度，降低顯氣孔率。因此，耐火澆注料的強度顯著提高，其他高溫性能也有很大改善。超微粉的作用與添加劑不可分離。只有選擇合適的超微粉和外加劑品種，巧妙搭配，用量合適，才能發揮其大的作用。

在耐火材料行業，高檔燒成磚或不定形耐火材料，尤其是致密高強度粘土結合耐火澆注料和低水泥系列耐火澆注料，微粉和超微粉的應用越來越多，性能明顯提高，成本也隨之增加。因此，需綜合考慮耐火澆注料的性能及其成本等，選擇合適的超微粉或微粉。

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