水泥窯用機(jī)械成型的磷酸鹽耐磨磚與搗打振動(dòng)成型的磷酸鹽耐火混凝土相比減少了磷酸鹽的加入量提高了耐火磚的密實(shí)性改善了耐火磚的高溫性能。同時(shí)可以生產(chǎn)出磚型較小外型尺寸要求嚴(yán)格的耐火磚。該耐火磚的高溫特性最適于做水泥窯窯襯材料。
水泥窯用磷酸鹽耐熱耐磨磚必須選擇合適的制作工藝，為此我們對(duì)影響耐磨磚性能的主要因素進(jìn)行了探討。
1 顆粒組成對(duì)其性能的影響
? ? 配制磷酸鹽耐磨磚的燒磯土集料必須經(jīng)過破碎、篩分、扮磨以達(dá)到合理的顆粒組成使耐火磚得到更好的高溫性能。
集料的臨界料度和級(jí)配對(duì)機(jī)壓耐火磚的成型性能、濕氣孔率、體積密度、抗壓強(qiáng)度等有直接的關(guān)系，對(duì)耐火磚的荷重軟化點(diǎn)也有一定的影響。一般認(rèn)為氣孔率、體積密度和抗壓強(qiáng)度三者之間具有規(guī)律性的變化。氣孔率低則體積密度增大，強(qiáng)度也隨之提高，而荷重軟化開始溫度卻隨著臨界粒度的增大而提高。
? ? 我們采用一級(jí)高鋁礬土，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，經(jīng)1600℃左右的高溫鍛燒，然后破碎和粉磨成一定料度的集料，由于采用機(jī)壓成型，顆粒太粗，成型性能不好磚坯棱角容易脫落，密實(shí)性差強(qiáng)度下降等缺點(diǎn)。因此我們采用破碎后5毫米以下的集料。同時(shí)選用了其中幾組成型一批試徉測定它們的濕氣孔率、濕容重和500℃供于后的抗壓強(qiáng)度。
? ?試驗(yàn)得出當(dāng)顆粒組成保持2#集料40~50%，細(xì)粉25~35%，耐火磚都有較高的抗壓強(qiáng)度，而且110℃烘干后的體積密度均可達(dá)到2.7g/cm3以上。
2 細(xì)粉細(xì)度對(duì)其性能的影響
? ? 細(xì)粉是球磨機(jī)研磨而成的，它的細(xì)度對(duì)耐火磚性能有一定的影響。細(xì)度過細(xì)強(qiáng)度雖然有所增加，但膠結(jié)劑加入量也要增加，增加產(chǎn)品成本同時(shí)對(duì)耐火磚的耐溫度急變性也有不良的影響。如細(xì)度不夠則強(qiáng)度下降，抗磨損性也差。為此我們采用了比表面積分別為2420、2960、3500和4050cm2/g的礬土細(xì)粉，用1：3.2磷酸鋁溶液作膠結(jié)劑，礬土集料組成為4：3：3。在摩擦壓磚機(jī)上以147MPa的壓力成型,然后測定其500℃處理后的抗壓強(qiáng)度、容重、熱震穩(wěn)定性及抗磨損性。
? ? 試驗(yàn)結(jié)果表明試件的容重和抗壓強(qiáng)度隨著細(xì)粉細(xì)度的提高而增加，當(dāng)細(xì)粉細(xì)度超過比表面積3500cm2/g，它的強(qiáng)度有較大增長，抗磨損性也有顯著的提高。這是由于細(xì)度越細(xì)，抵抗處界破壞的能力也隨之增加但熱震穩(wěn)定性(R)的影響因素較多并且較復(fù)雜它不僅與試件的強(qiáng)度極限有關(guān)而且與試件的導(dǎo)熱系數(shù)、彈性模量、泊桑比和膨脹系數(shù)有關(guān)。
試驗(yàn)還表明礬土細(xì)粉細(xì)度不宜過細(xì)否則強(qiáng)度下降率過大會(huì)降低耐火磚的熱震穩(wěn)定性故細(xì)粉的細(xì)度一般控制在左右。
3 成型壓力對(duì)其性能的影響
? ? 我們采用了下述幾種成型壓力(MPa)9.8、49、98、147、196、243制成試件后分別測定其濕容量110、℃處理后氣孔率及體積密度,500℃處理后的冷態(tài)抗壓強(qiáng)度和耐磨性。
試驗(yàn)結(jié)果表明隨著成型壓力的提高試件的容重和抗壓強(qiáng)度都隨著提高，而氣孔率和磨損率隨著成型壓力的提高而下降。
4 礬土的質(zhì)量品位對(duì)其性能的影響
? ? 配制，耐磨磚所用主要原財(cái)料燒礬土因產(chǎn)地不同，其化學(xué)成份和物理性肩高鋁礬土集料的化學(xué)成份和物理性能也有所差異。
5 不同磷酸鋁膠結(jié)劑對(duì)其性能的影響
? ? 為了試驗(yàn)磷酸鹽膠結(jié)劑中八和。的不同比例對(duì)耐火磚質(zhì)量的影響。我們分別配制了1：3.2、1：5、1：10三種不同濃度的溶液并成型了三組試件。不同組成的磷酸鋁膠結(jié)劑對(duì)耐磨磚性能的影響。
試驗(yàn)結(jié)果表明膠結(jié)劑組成Al2O3/P2O5(摩爾數(shù))不同它的低溫固化過程可能有所不同，但是經(jīng)500℃熱處理后的抗壓強(qiáng)度和抗磨損性基本相近。從降低成本角度來考慮，三種組成的膠結(jié)劑折合成85%濃度的磷酸含量分別為60%、75%、90%。而以1：3.2磷酸鋁膠結(jié)劑的磷酸用量最少，所以選用1：3.2膠結(jié)劑較其它兩種組成為省。
6 外加劑對(duì)其性能的影響
? ? 一般認(rèn)為磷酸或磷酸鋁溶液膠結(jié)礬土集料在常溫下的固化速度很慢為了便于施工和應(yīng)用往往加入一些活性外加劑Al(OH)3、3MgO·4SiO2·H2O、NH4F、AlF3·3H2O和高鋁水泥等。對(duì)于用半干壓法成型的耐火磚是否也需要加入一定數(shù)量的外加劑以改善它的成型性能和提高磚的早期強(qiáng)度,我們采用耐火水泥和水曲柳(軟質(zhì)枯土的一種)作為外加劑進(jìn)行了試驗(yàn)。
試驗(yàn)表明出耐火水泥作為外加劑無論是物料困泥前還是困泥后加入均不合適。用粘土作外加劑一般認(rèn)為可以改進(jìn)成型性能，并且顯著提高干燥后耐火磚的強(qiáng)度。這是由于粘土中的活性二氧化硅、氧化鋁和磷酸鋁溶液互相反應(yīng)的結(jié)果。
7 困料時(shí)間及溫度對(duì)其性能的影響
? ? 由于磷酸或磷酸鋁溶液能和礬土集料中的少量鐵質(zhì)反應(yīng)放出氫氣，使耐火磚膨脹嚴(yán)重，影響耐火磚質(zhì)量因此用加入一些酸性物質(zhì)的辦法來防止耐火磚膨脹開裂。為了解決其膨脹問題我們還在不同環(huán)境下采用不同的困泥時(shí)間進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明用半干法成型的濕料仍然需要困料，提高困料的環(huán)境溫度有得耐火磚強(qiáng)度的發(fā)揮，同時(shí)困料時(shí)間對(duì)強(qiáng)度也有影響，時(shí)間太短效果不好，在實(shí)驗(yàn)條件下困料16小時(shí)以上，耐火磚強(qiáng)度增長幅度較大。
8 不同熱處理溫度對(duì)其性能的影響
? ? 磷酸鋁溶液膠結(jié)礬土集料在常溫下固化十分緩慢，只有在熱處理過程中由于磷酸鋁膠結(jié)劑本身的濃度發(fā)揮情況及穩(wěn)定性與熱處理溫度直接關(guān)連。我們分別對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行了各種不同溫度的處理然后測定它的冷態(tài)抗壓、水煮后的失重和熱態(tài)強(qiáng)度損失以及熱震穩(wěn)定性。
通過實(shí)驗(yàn)得出耐磨磚只有經(jīng)過300℃以上加熱處理才能形成比較穩(wěn)定的結(jié)果。在這溫度以下往往是不穩(wěn)定的，因?yàn)槿菀孜湛諝庵械乃职l(fā)生潮解或者在水中溶出酸式磷酸鋁引起結(jié)構(gòu)破壞，使強(qiáng)度下降，同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果表明熱處理溫度不宜過高當(dāng)溫度高于℃以后它的熱震穩(wěn)定性就明顯地降低。
為了進(jìn)一步研究1：3.2磷酸鋁溶液膠結(jié)礬土集料的熱處理溫度與其抗壓強(qiáng)度、穩(wěn)定性的關(guān)系以及膠結(jié)硬化過程。我們把經(jīng)各種溫度處理的試件浸入常溫水中經(jīng)45天后取出測定其抗壓強(qiáng)度水的PH值及P2O3的含量。
從試驗(yàn)結(jié)果中得出耐磨磚在經(jīng)300℃處理后才能穩(wěn)定。處理溫度低于300℃時(shí)試件是不穩(wěn)定的。因此我們認(rèn)為磷酸鋁膠結(jié)礬土的熱處理溫度不得低于300℃，也不應(yīng)高700℃一般應(yīng)控制在700℃左右
