第3期
分散剂和原料对矾土基低水泥和超低水泥浇注料施工性能和保存期限的影响
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期号 : 2011 年, 第3期
内容简介

    近几十年来,矾土基低水泥浇注料已被广泛应用。虽然该类浇注料的使用量极大,但是关于这种浇注料的性能及其变化的研究文章不多。挪威的研究人员对矾土基低水泥和超低水泥浇注料的基本性能进行了系统的研究。
    本试验主要使用中国产矾土,主要有三种,其化学组成(w)为:第I类:Al2O3 84%、SiO2 8.38%、TiO2 3.69%、Fe2O3 1.9%、CaO 0.40%;第II类:Al2O3 83%、SiO2 8.37%、TiO2 3.66%、Fe2O3 2.4%、CaO 0.57%;第III类:Al2O3 84%、SiO2 8.26%、TiO2 3.55%、Fe2O3 1.8%、CaO 0.35%;具体配方见表1(该配方使用第I类矾土)。
表1 浇注料的具体配方(w)/%


原料

1#

2#

3#

4#

1~4 mm矾土

30

30

30

30

0~1 mm矾土

30

30

30

30

≤74 μm电熔氧化铝

18

18

18

18

Secar71

2.5

2.5

6

6

煅烧氧化铝

11.5

11.3

8

8

硅微粉(971U)

8

8

8

8

FS20

0.05

-

0.01~0.15

-

六偏磷酸钠

-

0.2

-

0.01~0.40

5.50

5.50

5.50

5.50

    对三种矾土0~1 mm颗粒的化学成分和粒径分布进行检测,结果显示三种矾土的化学组成差别不大,但粒径分布曲线有差异;将三种矾土按表1中4#配方分别配料,外加0.2%的分散剂六偏磷酸钠及5.5%的水,混合均匀后测量其流动性,结果显示使用第I类矾土浇注料的流动性最好,自流值最大,使用第III类矾土浇注料的流动性最差,这可能跟矾土的粒径分布及气孔率有关。
    在矾土基浇注料中加入不同类型分散剂(FS20、六偏磷酸钠、Darvan811D),并和刚玉基浇注料(加水量为4.15%)做对比,研究结果显示:加入FS20对两类浇注料自流值的影响趋势基本一致,而加入六偏磷酸钠对两类浇注料的影响趋势略有偏差;这主要是因为磷酸盐会和矾土中的杂质反应,从而使自流值相同时矾土基浇注料中所需六偏磷酸钠的加入量比刚玉基浇注料的多;加入Darvan811D分散剂时,浇注料获得最大自流值时仅有一个最佳加入量,而加入FS20时,浇注料获得最大自流值时,分散剂最佳加入量为一定范围;这可能和胶体泥浆的稳定模式有关,加入Darvan811D时,胶体泥浆通过静电排斥稳定,而加入FS20时,胶体泥浆通过位阻效应和静电作用稳定。
    在含10%硅微粉的悬浮液中分别加入三种分散剂测量其Zeta电位,结果显示:加入FS20引起电位下降主要是因为位阻效应;Zeta电位变化趋势与流动性具有很好的相关性,即自流值最大时分散剂的加入量与Zeta电位极值时的加入量相近。随着六偏磷酸钠加入量的增加,矾土基和刚玉基浇注料的硬化时间均先延长后缩短,加入量约为0.07%时,两类浇注料的硬化时间均达到最大值,此时刚玉基浇注料的自流值亦最大;加入FS20时,随其加入量的增加,两种浇注料的硬化时间延长且在一定范围内持平,分散剂加入量继续增加时,浇注料的硬化时间亦呈缓慢延长的趋势。
    将3#和4#浇注料干粉(25 kg,混合6 min)装入袋中密封,一份放在仓库中自然存放,另一份放在相对湿度大于50%、温度为20 ℃的养护室内,结果显示:随着存放时间的延长,两种方式存放浇注料的自流值均变化不大,存放期达到180天后,浇注料的自流值略有下降,其中养护室存放的以六偏磷酸钠为分散剂浇注料自流值下降幅度最大。存放时间对浇注料的硬化时间影响很大,存放期达30天时,两种方式存放的以六偏磷酸钠和FS20为分散剂的浇注料的硬化时间均大幅延长;以FS20为分散剂的浇注料在硬化时间初次延长后,存放时间再增加时,其硬化时间相对保持稳定,而以六偏磷酸钠为分散剂的浇注料随存放时间的延长,硬化时间亦逐渐延长,在养护室内存放180天时,其硬化时间为4天。
    总之,原料变化和分散剂对耐火浇注料的性能有重要影响,尤其是分散剂,可以从多方面影响浇注料的性能,分散剂的类型和加入量均会影响浇注料的流动值和硬化时间,并且分散剂的类型对袋装浇注料的存放期限有决定性的影响。

(编译自《53rd International Colloquium on Refractories 2010 Proceedings》)

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