- 一种硅酸盐结合的镁质浇注料
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- 期号 : 2011 年， 第20期
耐火浇注料使用特殊的结合材料后，在常温或较高的温度下会形成具有一定强度的整体结构，这种结构在高温下也不会被破坏。随着低水泥和无水泥浇注料的发展，在减少加水量的情况下，通过使用二氧化硅微粉可以调整浇注料的流动性。对于大多数浇注料来说，高活性氧化硅能防止浇注料在700~900 ℃范围内水合结合被破坏后强度下降。
目前，已经广泛应用以MgO-SiO2-H2O为结合剂的浇注料，但是，这种复合结合剂的一些特点会影响浇注料采用现代化的施工工艺，如湿法喷涂的泵送施工。除了流动性不足外，对浇注料进行处理的时间间隔短也是一个问题，硅微粉含量高，在改善流动性的同时会加速硬化反应，因此，在开发这类低水泥或无水泥浇注料时最好使用合适的细磨添加剂和足够数量的硅微粉，以便于在低含水量的情况下控制流动性和硬化速度。
使用合理的配料可得到由镁砂和硅微粉制成的制品，这种制品具有所需要的结构和性能。通过添加反絮凝剂来调整浇注料的流变性能。选择最佳表面活性剂能得到高流动性的混合料，这种混合料在加水量少的情况下具有较好的易施工性和流动性，且具有合适的浇注施工时间。浇注料流动性较高有利于制备出不同尺寸形状复杂的制品。
研究表明，添加到镁砂骨料中的硅微粉会与水发生反应，生成水合氧化镁-硅酸盐相，这种复合相可促使浇注料的凝固，并能产生高强度的结合。所得浇注料的热重分析表明，材料加热到850 ℃后开始出现生成镁橄榄石的过程。在1 450~1 500 ℃浇注料完成结构形成过程。
经1 500 ℃烧成镁质浇注料的显微结构表明，浇注料呈现褐色烧结体，其中的镁砂骨料与由方镁石和镁橄榄石细粉构成的基质牢固结合。材料的结构气孔率低，具有≤40 μm的闭口气孔和残留的球形大气孔（0.5~1 mm）。由于镁橄榄石的熔点约1 890 ℃，2MgO·SiO2-MgO的最低共熔点约1 860 ℃，因此，制得的方镁石-镁橄榄石结合的浇注料具有较高的耐火度。
镁砖集团下属一家子公司已经采用完善的工艺生产出MgO-SiO2结合的浇注浇注料。其生产步骤是：根据具体的应用条件确定浇注料的配料，使浇注料中形成抗侵蚀性最好的结构、初始凝固以及结晶凝结。选择骨料有镁砂和镁铬砂。将各种成分搅拌（对于浇注料的每种成分按自己的搅拌工艺进行搅拌能得到最高质量的浇注料；经常采取各成分连续搅拌工艺），浇注施工（如振动成型、加压成型等），最后进行干燥和热处理。所生产浇注料的主要性能见表1。
表1 MgO-SiO2结合浇注料的主要性能
指标 |
测定温度/℃ |
镁砂骨料 |
镁铬砂骨料 |
|
耐压强度/MPa |
350 |
96.1 |
103.4 |
|
1 000 |
24.7 |
20.0 | |
|
1 500 |
80.5 |
- | |
|
1 700 |
- |
26.3 | |
|
显气孔率/% |
350 |
14.6 |
15.1 |
|
1 000 |
17.8 |
22.4 | |
|
1 500 |
16.0 |
- | |
|
1 700 |
- |
17.4 | |
|
体积密度/(g·cm-3) |
350 |
2.88 |
2.71 |
|
1 000 |
2.84 |
2.66 | |
|
1 500 |
2.92 |
- | |
|
1 700 |
- |
2.87 | |
|
热导率/（W·m-1·K-1） |
328.3 |
3.80 |
- |
|
770.9 |
2.96 |
- | |
|
热线膨胀系数/（10-6 ℃-1） |
1 000 |
12.70 |
- |
|
1 500 |
10.60 |
- | |
|
线膨胀率/% |
1 000 |
1.24 |
- |
|
1 500 |
1.57 |
- | |
|
1 550 ℃烧后残余收缩率/% |
- |
0.58 |
1.19 |
|
抗热震性（1 300 ℃-水冷）次 |
- |
2-3 |
4-5 |