有机助磨剂在机械法制备和改性MgO微粉中的应用

摘要

机械粉碎法是一种传统的粉体加工过程,具有成本低、产量高及制备工艺简单易行等特点,广泛用于制备和改性各种微粉体。然而同时其又具有效率低,能耗大的缺点,生产中多作为其它制粉法的补充手段。因此提高粉磨效率、降低能耗,对机械粉碎法具有很重要的意义。MgO微粉作为耐火材料用微粉之一,具有耐火度高(2800℃)、抗侵蚀性优良的特点,其充当结合剂不仅能够提高材料强度,而且能够减小耐火材料气孔使其致密化,促进烧结,但因氧化镁微粉容易团聚和水化影响了其大范围的使用。本文拟采用机械粉碎法制备氧化镁微粉,在粉磨过程中通过添加自制有机助磨剂以提高球磨机粉磨效率,降低粉磨时间,以达到节能的目的;同时所添加的助磨剂通过对所得粉体表面改性起到改善其水化性能的效果,能够有效的解决氧化镁微粉制备和存放过程中的粘球、粘罐、团聚和水化的问题。
　　 基于Rehbinder的强度削弱理论、Mardulier的颗粒分散理论及氧化镁微粉表面电性能,选择合适表面活性剂并配置得到了实验所需助磨剂。为了研究带有不同官能团的表面活性剂对氧化镁粉助磨作用的大小,分别配置了含有酰胺键、羟基、羧基和醚键的四种助磨剂。通过对所得粉体激光粒度分析结果知,高能球磨法制备氧化镁微粉过程中,所添加助磨剂通过在颗粒裂纹及新生表面吸附改变颗粒间作用力,能够起到有效的助磨作用,提高了粉磨效率,但因配方中所含官能团的不同,其助磨作用的大小也略有不同;在水平方向做行星转动的行星球磨机与依靠球磨罐的上下振动粉磨的振动磨相比,行星磨所得粉体更加容易结块于球磨罐底部,不利于长时间的粉磨,而振动磨则可以通过更大范围的调节球料比来得到更细粒度的粉体,降低粉磨时间。
　　 通过对氧化镁微粉水化性能测试结果分析知,所添加助磨剂中的改性剂疏水基链段通过在球磨罐中不断的搅拌和翻转,能够有效的吸附于氧化镁微粉表面使其抗水化性能得到提高。但是当其添加量过大时,游离的疏水基链段将与已吸附在固体表面上的表面活性剂疏水基链相互作用,使得粉体表面呈现亲水性,从而使粉体抗水化性能降低。通过对氧化镁微粉Zeta电位结果进行分析发现,(NaPO3)6与改性后氧化镁在溶液中ζ绝对值为30mV,而添加Na5P3O10为20.62 mV,添加FS仅为9.64 mV。因此,使用本文所制氧化镁微粉作为耐火材料浇注料结合剂使用时,最佳分散剂为(NaPO3)6,其次为Na5P3O10,而FS20则不宜作为分散剂与改性后氧化镁共同使用。
　　 为进一步研究MgO微粉在浇注料中使用性能,将制备得到氧化镁微粉与SiO2微粉混合(质量比4:1)作为镁质结合剂用于镁质浇注料中,与SiO2微粉结合的镁质浇注料性能进行对比。由实验结果知,镁质结合剂由于含二氧化硅的量较少,在低温条件下产生较少MgO-SiO2-H2O超细粉凝聚结合,在高温条件下,由于含有更多的氧化镁微粉促进烧结,因此镁质结合剂结合镁浇注料的中温、高温强度较SiO2微粉结合镁质浇注料大。