第6期
名古屋工业大学利用Na2O-B2O3-SiO2玻璃熔剂的高温蒸发开发出高气孔率氧化铝骨料
作者:zr
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卷号:
期号 : 2020 年, 第6期
关键词: 利用,Na2O-B2O3-SiO2,玻璃熔剂,高温蒸发,开发出,高气孔率,氧化铝骨料
内容简介

 

在钢铁或有色金属的生产中,使用隔热耐火材料来降低能源成本。多孔铝酸钙骨料CA6(CaO∙6Al2O3)具有气孔率高、隔热性好、力学强度中等的特点,广泛应用于隔热耐火材料中。然而,CA6与钢渣(主要由CaO和SiO2组成)反应生成低熔点化合物。日本名古屋工业大学的研究人员采用Na2O-B2O3-SiO2玻璃熔剂高温蒸发法开发出了多孔氧化铝骨料,其具有良好的耐高温性能,抗侵蚀性以及隔热性能。其采用氢氧化铝作为主要原料,以硼酸、碳酸钠以及水玻璃为熔剂,碳粉(鳞片石墨,固定碳含量为98%)作为润滑剂和造孔剂。将氢氧化铝(<10 µm)、硼酸、碳酸钠和水玻璃以及碳粉(<10 µm)按质量比100∶1∶0.4∶(0~3)∶10进行配比,混合均匀后在50 MPa压力下单轴加压压制成试样,在还原气氛下,以100 °C/h加热到1700 ℃保温1 h。然后在1000 ℃空气条件下加热1 h去除残余碳,制得多孔氧化铝骨料(PA)。检测制备的多孔氧化铝骨料的理化性能指标,结果表1所示。多孔氧化铝骨料显微结构是由纸牌屋式的多孔结构构成,其由各向异性的片状氧化铝晶粒构成,主要晶粒尺寸为5~20 μm。

1   开发的多孔氧化铝骨料的理化性能指标

项目

体积密度/(g·cm-3)

显气孔率/%

常温耐压强度/MPa

w(Al2O3)/%

w(SiO2)/%

w(CaO)/%

PA

1.26

69.8

1.8

99.40

0.42

0.01

CA6

1.02

72.4

-

91.19

0.11

8.46

利用制备的多孔氧化铝骨料PA制备浇注料,并与采用CA6制备的浇注料进行比较。结果发现,与使用CA6骨料制被的浇注料相比,使用PA骨料制成的隔热浇注料的机械强度增加了1.5~2倍,耐FeO侵蚀性提高了1.7倍。PA浇注料在室温下表现出较高的热导率,但在1400℃时降低到0.85 W•m-1•K-1,表现出与CA6浇注料(0.67W•m-1•K-1)相似的隔热性能。因此,采用高温蒸发技术制备的多孔氧化铝骨料可作为耐火隔热材料。

 

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