5種常用添加劑,確保免燒耐火材料高溫使用性能

結合劑、添加劑都是耐火材料中不可或缺的組成部分,尤其是在免燒耐火材料中,不同種類添加劑的存在起著不同的性能作用。以下是在免燒耐火材料中常用添加劑種類:

5種常用添加劑,確保免燒耐火材料高溫使用性能

不燒磚

1)鋁粉

金屬鋁粉是一種銀灰色的粉末,因可用來提高耐火材料的耐高溫、常溫強度和高溫使用性能,而被廣泛用於耐火材料的添加劑。鋁粉存在於耐火材料中可直接氧化生成氧化鋁,甚至與材料中微少的碳反應生成碳化鋁,鋁粉含量較高時也可直接氮化生成氮化鋁,這幾種物質均屬於高溫相,強度高,可增強材料的強度;生成的新晶相可堵塞氣孔,降低氣孔率,提高材料的緻密度,有利於材料的常溫強度和中高溫強度,燒結性能和高溫使用性能。金屬鋁粉的熔點為660℃左右,因此鋁粉存在於耐火材料中中溫1000℃左右下便為液相,能有效促進燒結效果。但是當鋁含量過高時,生成的氧化鋁過多,同時與材料中的方鎂石反應生成原位尖晶石過多,導致材料過於膨脹,容易產生較大裂紋和氣孔,不利於材料的緻密化,降低材料的高溫使用性能。

5種常用添加劑,確保免燒耐火材料高溫使用性能

金屬鋁粉

2)單質硅粉

單質硅粉是一種灰褐色粉末,熔點是1410℃左右。作為耐火材料的一種添加劑,可提高材料的耐磨性,耐高溫性。在無機結合方鎂石-尖晶石免燒耐火材料系統中,可選擇單質硅粉和鋁粉同時添加,Si在材料中大多被氧化為SiO2,可與材料中的Al2O3細粉反應生成莫來石晶相,或者Sialon相,有助於材料骨料和細粉之間生成新的物相,提高材料的緻密程度,降低氣孔率,提高材料的強度和高溫使用性能。且與金屬鋁粉混合添加時,單質硅粉的存在可作為鋁粉反應的引發劑,縮短鋁粉氧化反應時間。嶽衛東[45]研究表明:在實驗條件下,含碳耐火材料中添加鋁粉和硅粉可發生碳化和氮化等反應,原位生成大量的非氧化物增強相,使材料的結構轉化為以非氧化物結合為主,極大地提高材料的高溫強度。

3)鋅和氧化鋅粉

Zn和ZnO一般與鋁粉混合加入,加入一定量的鋅粉可作為鋁粉反應的引發劑,顯著降低鋁粉氧化反應的時間;且隨著鋅粉加入量的增加,鋁粉氧化反應速率不斷增加。且鋅粉氧化後生成的氧化鋅耐火度較高,可堵塞氣孔,提高耐火材料的緻密度,提高其中高溫強度和高溫使用性能。

ZnO粉末與鋁粉混合添加時,有利於鋁粉的氧化,促進生成Al2O3/Al複合相,用於耐火材料可提高材料的緻密度,降低氣孔率,提高材料的強度和高溫使用性能。但當ZnO粉末加入過多時,鋁粉的氧化不斷增加,不利於材料的緻密性。和鋁粉混合添加時,相比較於Zn粉,ZnO粉末更有優勢,相同的加入量下更有助於促進鋁粉的氧化,促進Al2O3/Al複合相的生成,提高材料的緻密度。

5種常用添加劑,確保免燒耐火材料高溫使用性能

氧化鋅粉

4)氧化釔

Y2O3粉末為稀土氧化物的一種,為白色略黃粉末,熔點高達2410℃左右,但露置於空氣中容易吸收空氣中的水和二氧化碳。Y2O3有較高的熔點和較優異的性能,廣泛應用於耐火材料中。稀土氧化物Y2O3加入有利於鎂砂的燒結緻密化。引入的Y2O3可固溶於方鎂石晶體,使MgO晶格發生畸變,有利於MgO晶粒的發育長大。因此對於方鎂石-尖晶石免燒耐火材料,Y2O3的加入有利於促進材料的燒結,促進材料的緻密化,提高材料的強度和高溫使用性能。

5)氧化鈦

二氧化鈦是一種白色粉末的兩性氧化物,熔點在1840℃左右,作為添加劑在耐火材料中應用廣泛。在方鎂石-鋁鎂尖晶石免燒耐火材料中,二氧化鈦可用於降低原位尖晶石化反應的溫度,促進材料在熱處理時固相燒結效果,增大原位尖晶石生成時的體積膨脹,減小高溫燒結下的體積收縮,使免燒材料有一定的微膨脹,有利於材料的高溫性能。但氧化鈦添加過多會導致材料過度膨脹,不利於材料的緻密化程度。

氧化鈦粉末與鋁粉同時添加時,鋁粉可用於提高其常溫強度和中高溫強度,氧化鈦可用於提高材料的抗熱震性能,同時在材料實際使用過程中,氧化鈦與鋼渣中的氧化鈣、氧化硅反應生成的鈣鈦礦屬於高溫相,熔點在1915℃左右,堵塞氣孔,提高材料的抗渣滲透性,有利其高溫使用性能。


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