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磷酸鹽結合高鋁磚的制造工藝和結構特點

  • 來源:鑫富華耐火材料廠
  • 發布日期:2021-06-18
      磷酸鹽結合高鋁磚的理化指標為:耐火≥1970℃,2kgf/cm2荷載下軟化點溫度≥1350℃,體積容量≥2.75g/cm2,常溫抗壓強度≥61.8MPa,高溫抗壓強度高,熱震穩定性好,耐磨性低。磷酸鹽結合高鋁磚是免燒磚。半干壓成型熱處理制得的高鋁磚。其原料為致密的特種鋁土礦熟料和濃度為42.5%~50%的磷酸作粘結劑。熱處理溫度為400~600℃。
 
結構特點
磷酸鹽結合鋁土礦熟料中含有大量的α~Al2O3。當與磷酸混合時,在0℃~120℃開始結合,在124℃~427℃形成磷酸鋁和焦磷酸,在510℃大部分形成磷酸鋁,成為高鋁磚的連接骨料。AlPO4具有SiO2的空間骨架結構,[PO4]根據1947年的湯姆遜定律,高溫下形成的磷酸鹽中的鋁有結合成四次方的趨勢。在低溫或高壓下形成的硅酸鹽中的鋁傾向于結合成六次方。因此,磷酸鋁在<1500℃分解前具有穩定的結構,其特征在于化學穩定性、耐磨性、熱穩定性和低于1500℃的高溫強度。
 
熱力學特性
磷酸鹽結合高鋁磚中Al2O3含量一般在80%以上。因此,Al2O3在化學熱力學性質中起主導作用。氧化鈣對氧的親和力大于鋁,而硅小于鋁。但根據CaO~Al2O3~P2O5的相圖分析,在1440℃可以形成共晶,這為在預熱區、分解區和冷卻區使用磷酸鹽結合的高鋁磚提供了理論依據。
 
化學穩定性特征
磷酸鹽結合高鋁磚的主要礦物成分為應時型AlPO4,分解成AI2O3前穩定,但在較高溫度下機械強度略有下降,這是由于AlPO4逐漸分解超過1500%。
AlPO4在1500℃以上分解影響磷酸鹽結合高鋁磚的高溫性能,熱強度會急劇下降,從而降低其熱耐磨性。
 
磷酸鹽高鋁磚的特性:
1)耐高溫。
2)常溫高溫下強度高,耐磨性優異。
3)耐急冷急熱,抗熱震性優異。
4)良好的耐化學腐蝕性。
5)缺點是負載下軟化溫度低,限制了其應用范圍。
       普通高鋁磚浸泡在磷酸鹽或磷酸溶液中,一定時間后從磷酸鹽溶液或磷酸溶液中取出,干燥后投入使用。試驗結果表明,原高鋁磚在荷載作用下的軟化溫度為1535℃;負載磷酸鹽溶液浸漬的高鋁磚軟化溫度為1565℃;負載磷酸浸漬高鋁磚的軟化溫度為1570℃。試驗還表明,用磷酸鹽或磷酸浸漬后,氣孔率明顯降低,耐火磚密度增加,抗折強度明顯提高。如原高鋁磚的表觀孔隙率為22.33%,容重為2.69克/厘米,抗折強度為20.57兆帕。磷酸鹽浸漬磚的表觀孔隙率為13.33%,容重為2.89克/立方厘米,抗折強度為34.32兆帕。磷酸鹽浸漬高鋁磚的線性變化率也從+1.67%下降到+0.495%。
用磷酸鹽(或磷酸)浸漬高鋁磚可以提高高鋁磚的質量,延長其使用壽命。磷酸鹽磚是免燒磚的一種,是在高鋁磚的基礎上進行的技術改進。它具有耐火溫度高、強度高、耐磨、耐酸腐蝕的優點,但缺點是負載下軟化溫度低,使用溫度在1200℃左右。新水泥回轉窯(700-1500t/d)的上部過渡區、安全帶和冷卻器襯里經常使用。
 
      制作高鋁磚的粘結劑:軟粘土具有良好的可塑性,所以制作高鋁磚通常采用軟粘土作為粘結劑。然而,粘土中的游離二氧化硅和鋁土礦熟料中的游離氧化鋁在1200℃下發生二次莫來石化反應,導致體積膨脹較大,硅的孔隙率較高,強度較低。因此,配料中粘土粉的含量不應超過5%。
 
      無論是物理性能還是化學反應,磷酸鹽磚都需要防潮。作為耐火磚,它們都有一個共同的特點就是吸水,通常吸水量很小,不易自然干燥。雖然不怕水,但使用前必須晾干,耽誤工程進度,浪費時間和勞動力。磷酸根離子遇水會發生水解反應,具體反應不贅述。因為這種反應是可逆的,所以磷酸鹽轉化中的正磷酸可能會降低價格,其相對酸度也會降低,從而影響其使用特性。因此,磷酸鹽磚的儲存需要做好防水防潮工作。
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