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耐火浇注防火堵料

在七十年代前期,耐火浇注料防火堵料主要是采用铝酸盐水泥及磷酸盐与耐火骨料和粉料配制而成的。铝酸盐水泥耐火浇注料在使用过程中,由于水泥发生品型转化并与耐火粉料等物质发生反应,生成低熔点的钙长石和钙铝黄长石,使组织结构松散,导致软化熔融和收缩变形。为此,曾采用过高级耐火骨料和粉料,但造价过高,影响推广使用;耐火可塑料虽然性能优良、使用效果好,但施工太麻烦。为了弥补上述不足之处,国内外均研制成功了粘土结合耐火浇注料,其特点是能浇注施工,性能与耐火可塑料的基本一致。
粘土结合防火堵料系用结合粘上(即软质粘土)作结合剂,其工作原理是借助于粘土的碱置换作用而赋于施工性,高温下则形成陶瓷结合,并且生成针状莫来石,互相穿插,组织结构致密,高温性能良好。
粘土的碱置换作用就是在粘上泥浆中,当加入水化膜较厚的金属离子时,能置换粘土胶体扩散层中的氢离子,使扩散层增厚,电位加大,粘土颗粒负电性增加,提高了泥浆流动性,可以浇灌施工;当加入水化膜较薄的金属离子时,则可置换水化膜较厚的金属离子,其作用与上述相反,使泥浆流动性降低并发生絮凝,导致粘土结合耐火浇注料的硬化。前者,一般称为解胶剂或减水剂,普遍采用含有钠离子的物质,如兰聚磷酸钠等;后者,则称作絮凝剂或促凝剂,一般采用石灰、硅酸盐水泥、铝酸盐水和氢饭化铁等,即含有钙、镁离子的物质。
应当指出,在制各粘上结合防火堵料时,解胶剂与促凝剂是同时加入的,并相互发生作用。为了先使粘土解胶而僵硬于施工,然后促凝硬化而形成强度,因此应选择迟效促凝剂,且用量要适当。
粘土结合耐火浇注料主要应用在加热炉、均热炉和铁水沟等热工没备上,并显示了优越性。但是,它的常温耐压强度较低,烘干强度也不高。为此,日本在配制粘土结合耐火浇注料时,掺加少量的高级耐火超细粉及共它外加剂,制成了高强度粘土结合耐火浇注料。另外,还研制成功粘土结合轻质耐火浇注料,可直接用于火焰炉的工作层,使用结果有待观察。
众所周知,铝酸盐水泥防火堵料在各国工业窑护上,使用较为普遍,可以现场浇灌也可以预制成型实现机械化筑炉,价格低康,很有生命力。但是,中温强度较低,使用时易剥落,影响其推广。所以,不少国家采用适当的耐火粉料和外加剂,能使铝酸盐水泥用且降低和均匀分散,并可以减少用水觉15-2O%,这样则使浇注料的填充密度增入,中温强度提高,体积稳定性和耐磨性也均有改善。
致密高强铝酸盐水泥耐火堵料养生一天后的常温强度比普通耐火浇注料的低一些,但烧后强度随着加热温度的升高而增加,普通耐火浇注料的中温强度却降低。另外,二者相比,致密高强耐火浇注料的体积密度提高10%左右,达到2。42-2。56克/厘米3,显气孔率降低约50%。1400℃高温抗折弧度提高近3倍,喷砂法作的耐磨指数也提。布3倍左右。
致密高强耐火堵料上要用于高炉铁水沟,炉外精炼用喷枪、加热沪炉底和水冷管包扎等部位,使用寿命比普通耐火浇注料高1倍左右。
除此之外。采用A12O3为70-80%的铝酸盐水泥与氧化铝粉、刚玉和莫来石等材料配制成的高级耐火浇注料,中温强度也基本不降低,高温性能好,使用温度为1000℃左右,在炉外精炼设备、高炉热风炉的送风管系统和化工用高温转化炉等热工设备上使用,均获得了较好的效果。
在耐火浇注料中,掺加耐热钢纤维1-3%能提高其高温强度、耐磨性和热震稳定性,使用寿命比普通耐火浇注抖高1-3倍;另外,施工方法的改进与提高,也为促进耐火浇注料性能的改善和延长其使用寿命创造了条件。
水玻璃耐火浇注料的使用温度可提高到1400℃以上,其性能与磷酸盐耐火浇注料和耐火可塑料的基本接近,材料易得,价格便宜,施工简单,较有发展前途。另外,采用固体水玻璃作结合剂配制不定形耐火材料,使用上分方便,应当积极开发和推广。
喷涂是提高窑炉使用寿命的重要技术措施,也是热工设备的新施工方法。因此,近年来耐火喷涂料发展较快,特别是用于熔炼护的碱性耐火喷涂料和工业炉及烟囱等设备用的轻质耐火喷涂料,使用量较大。
喷涂可分为干法、湿法和火焰熔射法等三种,目前干法喷涂应用较多,火焰熔射法喷涂较有发展前途。所谓火焰熔射法喷涂就是物料流经丙烷和氧气所产生的高温火焰时呈熔融状态而喷射到喷补面上,这种料称为耐火熔射料。该喷补层与原衬体之间能
形成牢固的整体,使用效果优良。在窑炉不停产的情况下,有些国家采用耐火压入料进行修补衬里,也初见成效。
在能源普遍紧张的形势下,不定形防火堵料必将得到迅速发展,其主要方向是:1)采用复合结合剂和开发新型结合剂;2)选用优良的华质原料,配制致密高强的新材料,以便在高温窑炉中广泛应用;3)开发轻质高强材料,直接用于火焰炉的工作衬;4)积极发展预制块和预制构件的生产,逐步实现机械化筑炉,降低劳功强度,缩短施工期,提高生产率;5)施工机具、施工方法和使用技术的研究与开发。