低體密陶粒耐火澆注料

低體積密度陶粒耐火澆注料是采用優(yōu)質(zhì)頁巖陶粒、耐火粉料和結(jié)合劑及外加劑配制成的。其特點(diǎn)是體積密度、強(qiáng)度較高、燒后線變化較小和熱導(dǎo)率低等，是石化管式加熱爐等中低溫?zé)峁ぴO(shè)備的良好襯里材料。因?yàn)轶w積密度一般≤1.0g/cm3、主要用于管式加熱爐襯里，故稱為低體積密度陶粒耐火澆注料，或稱為襯里輕質(zhì)耐火澆注料。

頁巖陶粒是頁巖礦、經(jīng)1150~1350℃的溫度下燒成的。其特點(diǎn)是質(zhì)輕、殼硬、強(qiáng)度高和內(nèi)部蜂窩孔多等。小于10mm的陶粒堆積密度為410~500kg/m3，壓下2cm的筒壓強(qiáng)度為2.2~2.8MPa，吸水率為4%~8%，Al2O3 19%~21%,耐火度1280~1320℃。由于頁巖陶粒堆積密度低，且為原皮陶粒，因此可配制成低體積密度的陶粒耐火澆注料，但使用溫度最高為1200℃。在配制過程中，采用525號(hào)或625號(hào)CA-50水泥作結(jié)合劑，燒結(jié)劑為軟質(zhì)黏土，耐火粉料為礬土熟料粉。為了降低體積密度和熱導(dǎo)率，摻加部分膨脹珍珠巖和漂珠等材料。同時(shí)，摻加了外加劑和外加物，使性能有了較大的提高。表1為頁巖陶粒澆注料的陶粒級(jí)配及輔料用量。

頁巖陶粒耐火澆注料的性能，是用標(biāo)準(zhǔn)試樣按標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)的。按配合比要求，稱量原材料質(zhì)量，干混均勻，即可加水濕混煉。拌和料倒進(jìn)模內(nèi)，振動(dòng)臺(tái)震動(dòng)成型或手工振動(dòng)成型，直至料面返漿為止。因?yàn)橄挡捎迷ぬ樟Ｗ髂突鸸橇?，吸水率較小，故不能先濕潤陶粒再加粉料和水泥。成型后的試樣，自然養(yǎng)護(hù)1天拆模，再自然提高于25℃時(shí)，試樣或襯體初凝后，應(yīng)進(jìn)行潮養(yǎng)護(hù)。從表中看出，頁巖陶粒耐火澆注料的性能是優(yōu)良的。體積密度為0.99g/cm3的澆注料，3天耐壓強(qiáng)度大于10MPa，可作成預(yù)制塊進(jìn)行吊裝，同時(shí)燒后線變化呈膨脹狀態(tài)(陶粒二次膨脹所致)，高溫下不易產(chǎn)生裂紋，有利于使用。

水泥和水用量與強(qiáng)度的關(guān)系，隨著水泥用量的增加，澆注料強(qiáng)度提高且有個(gè)最佳值。因此，配制頁巖陶粒耐火澆注料時(shí)，應(yīng)合理選擇其用量，以降低成本和提高性能。

氧化鋁纖維增強(qiáng)澆注料

氧化鋁纖維增強(qiáng)耐火澆注料的增強(qiáng)效果，在中、低溫時(shí)，不及鋼纖維耐火澆注料，在中、高溫時(shí)，則優(yōu)于鋼纖維耐火澆注料。

在耐火澆注料和耐火可塑料等材料中，摻加一定數(shù)量和適宜長度的耐火纖維材料，能提高強(qiáng)度和改善基質(zhì)性能。

耐火纖維材料的生產(chǎn)方法分為熔融法和膠體法兩種。前者為非晶質(zhì)纖維，主要有普通和高純硅酸鋁纖維、高鋁纖維和含鉻硅酸鋁纖維等，長期使用溫度為1000~1300℃;后者為結(jié)晶質(zhì)纖維，主要有氧化鋁纖維和氧化鋯纖維等，長期使用溫度為1400~1500℃。在不定形耐火材料中，作為纖維增強(qiáng)材料，中、低溫時(shí)可選用非晶質(zhì)纖維，高溫時(shí)應(yīng)選用結(jié)晶質(zhì)纖維，這樣方能獲得良好的效果。

強(qiáng)度高、燒后線變化較小，其性能是優(yōu)良的，具有發(fā)展前途。

超低水泥耐火澆注料的1400℃高溫抗折強(qiáng)度約為2MPa，摻加耐熱鋼纖維時(shí)為5MPa左右，摻加氧化鋁纖維時(shí)約為6MPa。這說明，摻加纖維有增強(qiáng)的效果，且無機(jī)纖維優(yōu)于鋼纖維。

氧化鋁纖維增強(qiáng)耐火澆注料的巖相分析證明，摻加結(jié)晶氧化鋁纖維后，由于其晶核的作用，有利于二次莫來石的形成和發(fā)育。未加無機(jī)纖維的，高溫下生成的莫來石數(shù)量少，呈細(xì)小針狀，結(jié)晶較好;摻加纖維之后，高溫下生成的莫來石數(shù)量多、發(fā)育成小柱狀晶體，結(jié)晶完整，交叉生長，組織致密堅(jiān)固，因此高溫強(qiáng)度較高，即增強(qiáng)效果明顯。

應(yīng)當(dāng)指出，結(jié)晶質(zhì)纖維的主晶相為α-Al2O3，最高使用溫度約為1600℃。即或如此，在高溫下長期使用，結(jié)晶質(zhì)纖維也逐步劣化，其表現(xiàn)為斷裂破壞甚至粉化，但進(jìn)程較慢，因此對結(jié)晶質(zhì)纖維增強(qiáng)耐火澆注料的影響較小，可在長期工作的熱工窯爐上使用。當(dāng)用非晶質(zhì)纖維作增強(qiáng)材料時(shí)，因其高溫下較易析晶粉化，故非晶質(zhì)纖維增強(qiáng)耐火澆注料，其長期使用溫度約為1400℃。

硅鋁膠結(jié)合耐火澆注料

硅鋁膠結(jié)合劑時(shí)用SiO2和α-Al2O3超微粉配制的，是一種膠體和懸濁液的混合物。在膠體化學(xué)中，分散相粒度在10-5~10-7cm之間時(shí)稱為膠體，在10-3~10-5cm之間時(shí)則叫做懸濁液。因此，超微粉的粒度必須小于1um，二者的摩爾比為3:2，以確保在高溫下全部形成莫來石。該混合物的粒度為10-4~10-6cm之間，其成品為固態(tài)或者液態(tài)。硅鋁膠中摻加了穩(wěn)定劑和促進(jìn)劑，其總雜質(zhì)含量≤2.5%。