發(fā)布時間：2021/4/26 17:19:36

什么是不定形耐火材料

不定形耐火材料是由骨料、粉末、結(jié)合劑或其他添加劑以一定比例結(jié)合而成的混合物，可直接實(shí)用或加入適當(dāng)?shù)囊后w混合使用。

不定形耐火材料，又稱散裝耐火材料，是由一定級別的耐火骨料和粉末材料與結(jié)合劑和添加劑混合而成，不經(jīng)成型和燒成工藝直接使用的耐火材料。用于熱工設(shè)備襯里，不經(jīng)燒成工藝直接烘烤。與耐火磚相比，不定形耐火材料具有工藝簡單(省去燒成工藝)、節(jié)能、成本低廉、機(jī)械化施工方便等特點(diǎn)。在一些熱工設(shè)備中，使用效果優(yōu)于耐火磚。不定形耐火材料的命名方法有很多，可以根據(jù)不定形耐火材料的骨料和粉末材料命名，如高鋁、粘土和硅不定形耐火材料，也可以根據(jù)使用的結(jié)合劑命名，如水泥、水玻璃、硫酸鹽和磷酸鹽。

根據(jù)其施工方法和材料性質(zhì)，不定形耐火材料可分為耐火澆灌材料、塑料(塑料耐火材料)、搗碎材料、噴涂材料、投射材料和耐火水泥。

不定形耐火材料的常見結(jié)合

不定形耐火材料的性能不僅與其主要材料和粒度的構(gòu)成有關(guān)，還與其結(jié)合劑的選擇密切相關(guān)。從結(jié)合方式來看，水化結(jié)合-化學(xué)結(jié)合-水化結(jié)合+凝結(jié)結(jié)合-凝結(jié)結(jié)合的方向發(fā)展，從可能帶入高雜質(zhì)的結(jié)合劑向低雜質(zhì)，甚至無雜質(zhì)的結(jié)合劑發(fā)展，大大提高了耐火材料的清潔度。根據(jù)結(jié)合機(jī)理的不同，結(jié)合劑可分為水化結(jié)合、化學(xué)結(jié)合、凝結(jié)結(jié)合、收縮結(jié)合、粘結(jié)合和陶瓷結(jié)合六大類。

一是水化結(jié)合。

水化學(xué)結(jié)合是指在常溫下與水發(fā)生反應(yīng)，形成水化學(xué)物質(zhì)后，相互凝結(jié)、硬化，達(dá)到一定的強(qiáng)度。常用的有鋁酸鹽水泥，α-Al2O3等。

鋁酸鹽水泥主要適用于酸性或中性噴涂材料。以水泥為結(jié)合劑的噴涂材料附著力低，體積穩(wěn)定性差。在水泥結(jié)合噴涂材料中加入有機(jī)酸可以提高水泥結(jié)合噴涂材料的附著力，因?yàn)橛袡C(jī)酸可以在分散后的短時間內(nèi)凝固噴涂材料。水泥結(jié)合鎂噴涂材料主要通過具有一定可塑性的液體層與待噴涂材料表面粘結(jié)。因此，當(dāng)液體層的粘度越高時，噴涂材料對外部剪切力的抵抗力就越強(qiáng)，從而增加噴涂材料與待噴涂材料表面之間的粘結(jié)強(qiáng)度，使噴涂材料的結(jié)構(gòu)和耐久性更好。這種噴涂材料適用于鋼包和精煉爐的局部損壞或薄弱位置。

氯氧鎂水泥適用于堿性系統(tǒng)。氯氧鎂水泥是由氯化鎂溶液和氧化鎂材料通過一定比例反應(yīng)而得到的，其中氯化鎂的存在使氧化鎂迅速持續(xù)水化，形成大量結(jié)晶，相互咬合形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生強(qiáng)度。但是氯氧鎂水泥的強(qiáng)度和性能還不能滿足一些使用要求。為了提高強(qiáng)度，蔣述興[36]等人通過將鎂凝膠材料與氯化鎂溶液混合，制備了復(fù)合氯氧鎂水泥硬化體，強(qiáng)度較高。但是氯氧鎂水泥的穩(wěn)定性還沒有解決，在潮濕的使用環(huán)境下，氯氧鎂水泥會返回鹵素，限制其進(jìn)一步使用。

二是化學(xué)結(jié)合

化學(xué)結(jié)合是指結(jié)合劑與材料發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生具有一定結(jié)合作用的物質(zhì)，使材料具有強(qiáng)度的結(jié)合劑。

采用不同酸度、不同聚合度的磷酸鹽制成磷酸鹽結(jié)合劑。其酸度越大，與堿性原料的反應(yīng)就越快。如單磷酸鋁等強(qiáng)磷酸鹽，在30秒左右就會發(fā)生反應(yīng)和固化。但這對噴補(bǔ)料的時間過短，因?yàn)閲娧a(bǔ)層需保證后續(xù)物料的結(jié)合和嵌入。對中性偏磷酸鈉而言，固化時間過慢，僅適用于搗打料和澆注料，而不能使噴補(bǔ)層迅速穩(wěn)定。聚合磷酸鹽是堿性噴補(bǔ)料中使用較多的一種。聚合磷酸鹽與氧化鈣一起使用時，聚合磷酸鈉能與氧化鈣反應(yīng)產(chǎn)生高熔點(diǎn)的磷酸鈣鈉和磷酸三鈣，使噴補(bǔ)層與待噴補(bǔ)面形成直接結(jié)合，從而獲得附著性和耐久性較好的鎂噴補(bǔ)料。

水玻璃廣泛應(yīng)用于硅酸鹽結(jié)合劑中。因?yàn)樗�玻璃能提高噴補(bǔ)層的觸變性，所以可以把水玻璃作為鎂質(zhì)噴補(bǔ)的結(jié)合劑。但因?yàn)樗�玻璃會與氧化鈣、氧化鎂反應(yīng)，產(chǎn)生低熔點(diǎn)的鈣鎂橄欖石，從而降低噴補(bǔ)層的抗腐蝕性能。所以，在以水玻璃為結(jié)合體系時，應(yīng)嚴(yán)格控制噴補(bǔ)料中氧化鈣的含量。

三是縮聚結(jié)合

收縮結(jié)合是通過添加催化劑或交聯(lián)劑，使結(jié)合劑發(fā)生收縮反應(yīng)，使材料產(chǎn)生一定的強(qiáng)度。

在堿性噴涂材料中，煤焦油和瀝青被廣泛使用，但存在固化速度慢、附著力低、易剝落的問題。20世紀(jì)70年代開始與酚醛樹脂一起使用。這種噴涂材料具有低溫固化性好、熱附著力高的特點(diǎn)。高溫碳化后，殘?zhí)扛�，�?qiáng)度和耐渣性好。同時，在這種結(jié)合方式下，產(chǎn)生的低熔體相對較少，噴涂材料的耐久性也相對較好。然而，這種結(jié)合劑存在中溫強(qiáng)度差和煙氣污染環(huán)境的問題。同時，含碳結(jié)合劑中的碳極易溶于鋼液，導(dǎo)致鋼液增碳，不利于潔凈鋼的生產(chǎn)。

四是凝聚結(jié)合

凝結(jié)結(jié)合是在浮游溶液中加入凝結(jié)劑，調(diào)節(jié)pH，使膠體粒子凝結(jié)而產(chǎn)生的結(jié)合。選擇超細(xì)粉時，可以選擇與主要成分相似的物質(zhì)，減少雜質(zhì)的引入。

目前，硅溶膠、硅粉+高效分散劑被廣泛使用。

上個世紀(jì)，國外開發(fā)了以超細(xì)粉為結(jié)合劑的噴霧補(bǔ)充劑，加入了一定的分散劑，降低了噴霧補(bǔ)充劑中的雜質(zhì)含量，噴霧補(bǔ)充層的性能也更加穩(wěn)定。劉貫重等人以納米SiO2為結(jié)合劑，制備了出鐵溝濕法噴霧材料。該噴霧補(bǔ)充劑具有反彈率低、與熱溝面附著性好的特點(diǎn)，烘烤和出鐵過程無異常。日均出鐵2100噸的高爐出鐵溝壽命可達(dá)31天。但是，以硅微粉為結(jié)合劑時，噴霧補(bǔ)充劑的初期強(qiáng)度仍然低，凝結(jié)時間也長。

溶膠-凝膠結(jié)合劑也是一種凝結(jié)結(jié)合劑。其結(jié)合相失水溫度范圍廣，失水過程不會破壞其結(jié)合強(qiáng)度，克服了以水泥為結(jié)合劑時對溫度敏感的弱點(diǎn)；同時，當(dāng)使用溶膠-凝膠結(jié)合劑時，可以通過添加劑或pH調(diào)節(jié)來人工控制其凝膠過程，使材料具有適當(dāng)?shù)哪�固和硬化時間。早在1997年，日本就開發(fā)了一種與鋁溶膠結(jié)合的噴涂材料，該方法制備的噴涂材料具有粉塵少、易于保存的特點(diǎn)。以溶膠為結(jié)合劑時，噴涂材料具有良好的快干防爆性能，有利于快速修復(fù)，噴涂材料與熱表面的附著性能更好。

粘合劑的粘性和凝固性與噴涂補(bǔ)充劑的性能密切相關(guān)。為了滿足嚴(yán)酷環(huán)境的使用，噴涂補(bǔ)充劑的結(jié)合系統(tǒng)不僅向純化的方向發(fā)展，也就是說，盡可能減少從結(jié)合劑中帶來的雜質(zhì)，而且向穩(wěn)定化的方向發(fā)展，即在加熱過程中，結(jié)合劑的揮發(fā)或分解造成的結(jié)構(gòu)損壞。就噴涂補(bǔ)料而言，結(jié)合方式也在向凝結(jié)結(jié)合的方向發(fā)展，目前使用的研究比較多。

不定形耐火材料的分類

(1)耐火澆注料是澆注成型的材料。干振動材料和自流澆注料也屬于這一類。

(2)耐火搗打料用風(fēng)鎬或人工搗打成型材料。

(3)耐火塑料是用搗固機(jī)或風(fēng)鎬搗碎塑料坯料的材料。

(4)耐火噴涂材料是射機(jī)或泵送成型的材料；如果用于補(bǔ)爐，也稱為耐火噴涂補(bǔ)料；當(dāng)用火焰噴涂機(jī)補(bǔ)爐時，稱為耐火熔射材料。用濕材料泵送或噴涂的材料也稱為濕噴涂或泵送材料。

(5)耐火涂料是由抹灰器和灰漿泵成型或人工涂料的材料。

(6)用投射機(jī)成型的耐火投射材料。

(7)用泥漿泵等壓力設(shè)備成型的材料。

(8)耐火泥或耐火泥。又稱火泥，是用瓦刀或類似工具砌筑耐火磚和預(yù)制塊的填料。

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