信息來源：www.ainipa4.com | 發(fā)布時間：2019年03月19日
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襄陽高隆磷化工有限責任公司，現(xiàn)有產(chǎn)品：工業(yè)黃磷5000噸、工業(yè)磷酸15000噸、五氧化二磷6000噸、多聚磷酸8000噸、磷酸三鈉3000噸、液體偏鋁酸鈉40000噸、產(chǎn)品主要銷往福建、浙江、江蘇、山東、河北等地區(qū)。
不定形耐火材料是由適當顆粒級配的骨料、細粉和結(jié)合劑組成的不經(jīng)成型可直接使用的耐火材料。與定形耐火材料相比，不定形耐火材料的生產(chǎn)周期短，節(jié)省能源，材料整體性好，適應(yīng)性強且綜合使用效果好，發(fā)展十分迅速。定形耐火制品的強度源于高溫燒結(jié)形成的陶瓷結(jié)合，而不定形耐火材料則靠結(jié)合劑成為整體。因此，結(jié)合劑的性質(zhì)很大程度上決定著澆注料在不同溫度下的性能。
不定形耐火材料的常用結(jié)合方式
不定形耐火材料的結(jié)合方式可分為水化結(jié)合、化學結(jié)合、陶瓷結(jié)合、凝聚結(jié)合和黏著結(jié)合等。
水化結(jié)合。常用的水化結(jié)合劑有鋁酸鈣水泥、硅酸鈣水泥、ρ-Al2O3和MgO等。水化結(jié)合是指常溫下結(jié)合劑與水發(fā)生化合反應(yīng)生成水化產(chǎn)物而產(chǎn)生的結(jié)合。水化結(jié)合劑在常溫下進行水化反應(yīng)需要一定的時間，因此，凝結(jié)和硬化時間對于水化結(jié)合劑很重要。
化學結(jié)合。所謂化學結(jié)合，是借助于結(jié)合劑與耐火材料，或結(jié)合劑與硬化劑在常溫下發(fā)生化學反應(yīng)，或加熱時發(fā)生化學反應(yīng)生成新的化合物或聚合(縮合)交聯(lián)而產(chǎn)生的結(jié)合。具有代表性的是磷酸或磷酸鹽、硅酸鈉或硅酸鉀、酚醛樹脂等。
陶瓷結(jié)合。陶瓷結(jié)合又名低溫燒結(jié)結(jié)合，是指在不定形耐火材料中加入可降低燒結(jié)溫度的助劑或金屬粉以促進低溫固液反應(yīng)而產(chǎn)生的結(jié)合。常用的低溫燒結(jié)助劑有氟化物、硼酸鹽、含鈉玻璃、金屬粉末(Si、Al、Mg等)。燒結(jié)助劑一般是指在中低溫下(500℃~1000℃)，首先熔融成黏性液相，將材料顆粒黏結(jié)在一起，隨后依靠液固之間的高溫化學反應(yīng)生成具有更高熔融溫度的結(jié)合相而產(chǎn)生的堅固結(jié)合。
黏著結(jié)合。黏著結(jié)合劑多為一些有機結(jié)合劑，如紙漿廢液、瀝青等，也有一些無機結(jié)合劑如磷酸二氫鋁和水玻璃等。這些結(jié)合劑有些為結(jié)合劑，經(jīng)高溫處理后會碳化形成碳結(jié)合，有的為暫時性結(jié)合劑，高溫處理后會燃燒掉。
黏著結(jié)合是由一種或若干種作用疊加而成的結(jié)合，一是吸附作用，由分子間的范德華力引起。二是擴散作用，在分子熱運動的作用下，黏結(jié)劑和被黏結(jié)物相互擴散，形成相互交織的擴散層，從而牢固地結(jié)合。三是靜電作用，由黏結(jié)劑和被黏結(jié)物之間雙電層的靜電引力引起。
凝聚結(jié)合。所謂凝聚結(jié)合，是指分散狀態(tài)的氧化物或黏土由于凝集而產(chǎn)生的硬化反應(yīng)。產(chǎn)生凝聚結(jié)合的常用材料有黏土微粉、氧化物超微粉(SiO2、A2lO3、TiO2、Cr2O3等)、鋁溶膠、硅溶膠等。凝聚結(jié)合靠粒子(膠體粒子)之間相互吸引緊密接觸，借助于范德華力結(jié)合在一起，使用時需要加凝聚劑。
不定形耐火材料常用結(jié)合劑對比
鋁酸鈣水泥。鋁酸鈣水泥是應(yīng)用很廣的一種結(jié)合劑，它的特點是快硬、高強、耐火和抗硅酸鹽侵蝕。但是，其中的CaO在高溫下與SiO2反應(yīng)生成2CaO·SiO2，與Al2O3和SiO2生成2CaO·Al2O3·SiO2，這些低共熔相會嚴重降低澆注料的高溫性能。因此，為了避免施工條件下澆注料中液相的形成，提高澆注料的蠕變強度和耐腐蝕性，延長澆注料的使用壽命，低水泥澆注料和超低水泥澆注料應(yīng)運而生。在低水泥澆注料和超低水泥澆注料的結(jié)合系統(tǒng)中，除了含量極少的鋁酸鈣水泥之外，還添加了SiO2微粉和Al2O3微粉，這些微粉填充在骨料與粉料之間的空隙里，可以降低加水量，從而增加材料的結(jié)構(gòu)強度，優(yōu)化材料的性能。盡管低水泥澆注料和超低水泥澆注料有很好的高溫性能，但由于其并沒有完全擺脫水泥的使用，其在高溫條件下的應(yīng)用仍然受限。
水合氧化鋁。水合氧化鋁ρ-Al2O3是一種可水合的氧化鋁，在9種氧化鋁形態(tài)中其結(jié)晶性最差，遇水能發(fā)生水化反應(yīng)形成三羥鋁石和勃姆石溶膠。三羥鋁石和勃姆石溶膠都具有膠結(jié)作用和硬化作用，從而使耐火澆注料獲得強度。ρ-Al2O3的水化反應(yīng)程度與養(yǎng)護溫度和水灰比等因素有關(guān)。一般來說，溫度低時水化養(yǎng)護反應(yīng)很慢，溫度高則反應(yīng)快。因此，當添加定量的外加劑如堿金屬鹽時，在5℃下養(yǎng)護能促進三羥鋁石的生成并加快反應(yīng)速度;當添加有機羥酸時，在30℃下能三羥鋁石的形成并促進勃姆石的生成，明顯提高結(jié)合強度。用ρ-Al2O3作結(jié)合劑時，一般都需要助結(jié)合劑，例如SiO2超微粉，用量常為2%～6%(w)。外加劑如聚磷酸鈉、硅酸鈉、木質(zhì)磺酸鹽類和聚烷基苯磺酸鹽類等，用量一般為0.03%～0.38%(w)。
磷酸鹽。磷酸結(jié)合劑在耐火材料行業(yè)中的使用有很長的歷史。該結(jié)合劑既可用于定形耐火材料，也可用于不定形耐火材料。磷酸鹽結(jié)合系統(tǒng)中的結(jié)合劑種類繁多，結(jié)合的機制不同，應(yīng)用的領(lǐng)域也不同?？偟膩碚f，磷酸鹽結(jié)合系統(tǒng)可被分為兩種：磷酸結(jié)合劑和磷酸鹽結(jié)合劑。
磷酸結(jié)合劑H4PO3在水溶液中能電離出H2PO4-、HPO42-和PO43-離子，這些酸根可與耐火材料基質(zhì)或添加的促凝劑結(jié)合形成復式磷酸鹽，從而產(chǎn)生膠結(jié)能力。可用于耐火材料結(jié)合劑的磷酸鹽一般分為兩類：一類是正磷酸鹽結(jié)合劑，含一個磷原子，如磷酸二氫鋁和磷酸一氫鋁;另一類是縮聚磷酸鹽結(jié)合劑，含2個以上磷原子，如三聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉。磷酸與堿金屬或堿土金屬氧化物及其氫氧化物反應(yīng)生成的結(jié)合劑多數(shù)為氣硬性結(jié)合劑，即不須加熱在常溫下即可發(fā)生凝結(jié)與硬化作用。磷酸與兩性氧化物及其氫氧化物或酸性氧化物反應(yīng)生成的結(jié)合劑多數(shù)為熱硬性結(jié)合劑，即須經(jīng)加熱到一定溫度發(fā)生反應(yīng)后方可產(chǎn)生凝結(jié)與硬化作用。磷酸鹽可用作耐火材料的結(jié)合劑，在產(chǎn)生陶瓷結(jié)合之前的中、低溫范圍內(nèi)具有較強的結(jié)合強度，所以，被廣泛用作不定形和不燒耐火材料的結(jié)合劑。
硅溶膠。硅溶膠是粒徑從若干納米到數(shù)十納米的多聚硅酸分散體系。溶膠粒子內(nèi)部結(jié)構(gòu)為硅氧烷(-Si-O-Si-)網(wǎng)絡(luò)，表層由許多硅烷醇基(-SiOH)和羥基(-OH)覆蓋。當硅溶膠與Al2O3微粉混合時，膠體粒子吸附在Al2O3顆粒表面，形成單層飽和分布，同時填充在Al2O3顆粒的間隙里，因此，其分散性和滲透性較好。經(jīng)過熱處理后，膠體粒子以化學健(Si-O-Si)相結(jié)合，形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將Al2O3顆粒結(jié)合在一起，并在Al2O3顆粒表面形成納米包覆的微復合結(jié)構(gòu)。同時，硅溶膠覆蓋在固體表面能形成牢固的硅膠薄膜，從而增強材料的黏結(jié)、固化和成型。附表列出了4種不定形耐火材料常用結(jié)合劑的優(yōu)缺點。
結(jié)合劑復合使用更具優(yōu)勢
復合結(jié)合劑是指兩種或兩種以上結(jié)合劑同時使用的混合式結(jié)合劑。與單一結(jié)合劑相比，兩種或兩種以上結(jié)合劑的復合可突破單種黏結(jié)劑的缺點限制，發(fā)揮各種結(jié)合劑的優(yōu)點，使不定形耐火材料在各個溫度階段都具有優(yōu)良的性能，是結(jié)合劑未來的發(fā)展方向。
鋁酸鈣水泥和水合氧化鋁的復合。Myhre B等向高鋁基無水泥澆注料(含有質(zhì)量分數(shù)5%的CA-70鋁酸鈣水泥)里添加水合氧化鋁(質(zhì)量分數(shù)75%ρ-Al2O3，BET190m2·g-1)，研究其對澆注料性能的影響。結(jié)果表明，當水合氧化鋁添加量在3%(w)以內(nèi)增加時，試樣的早期強度(6h~24h)大幅度升高，可達3倍之多，而這種強度的改善伴隨著滲透性的下降。但通過深入研究這兩種水合結(jié)合劑的復合發(fā)現(xiàn)，澆注料系統(tǒng)性能的優(yōu)化還是有希望的。
鋁酸鈣水泥和磷酸鹽系統(tǒng)的復合。鋁酸鈣水泥和單體磷酸鹽的復合常常能引發(fā)劇烈的反應(yīng)，嚴重阻礙CAC的水合作用，導致較差的力學性能。而鋁酸鈣水泥和聚體磷酸鹽的復合，根據(jù)聚合磷酸鹽的種類常常會產(chǎn)生不同的效果，例如，酸性磷酸鹽可以明顯延遲固化時間，而堿性磷酸鹽則可以促進固化。
有研究表明，20%(w)鋁酸鈣水泥和2%~6%(w)磷酸鹽的復合可以達到很多效果。試驗得到的好結(jié)果是使材料抗彎強度和耐磨性達到CAC澆注料(焦磷酸鹽，六偏磷酸鹽、三聚磷酸鹽和合成的氧化鋁骨料的復合)的3倍。但這種復合對陳化時間很敏感，所有被測試體系的性能都隨著儲存時間下降。
鋁酸鈣水泥和硅溶膠的復合。有研究者研究了鋁酸鈣水泥和硅溶膠的復合使用。該研究向含有7%(w)煅燒氧化鋁和7%(w)CA-70鋁酸鈣水泥基質(zhì)中加入硅溶膠，結(jié)果表明，3%(w)硅溶膠可促進莫來石的生成。此外，硅溶膠還可以有效地縮短澆注料的工作時間，加速結(jié)構(gòu)演變。將工作時間由300分鐘縮短至10分鐘，并縮短了硬化時間。
