Al2O3-CaO-SiO2系轻质耐火材料的制备及性能研究

摘要

轻质耐火材料发展迅速,由于材料本身具有热导率低、体积密度小、隔热性能好等优点,在冶金等行业的各种工业窑炉需求量日益增长,研制出使用温度1500℃左右且轻质高强的耐火材料是本实验的主要目的。试验中 Al2O3-CaO-SiO2系轻质耐火材料采用聚苯乙烯小球、锯末和炭黑作为复合造孔剂,高温下发生氧化在试样内部产生开口气孔和闭口气孔,进而对轻质耐火材料的组织结构、力学性能和显微观结构进行分析和讨论。
　　轻质耐火浇注料以轻质高铝矾土骨料、高铝矾土粉、白刚玉粉、广西白泥、蓝晶石、氧化硅微粉、CA-70铝酸盐水泥等为原料,采用聚苯乙烯小球和炭黑作为复合造孔剂,当聚苯乙烯球加入量为0.5％,炭黑为7%时获得的试样达到了轻质高强的效果。使用蓝晶石作为膨胀剂,其适宜加入量为12%。结合剂采用CA-70铝酸盐水泥,氧化铝含量高,杂质含量低,降低了熔剂作用,提高了试样的使用温度和结合强度,最佳掺量为10%。氧化铝源分别由白刚玉粉和氧化铝微粉提供,经试验可知二者的复合掺量对试样的常温性能影响并不是很明显,但为后续的实验提供了理论依据。对轻质浇注料进行XRD物相分析,得到的主要矿物相为:刚玉、钙长石、莫来石及玻璃相,其使用温度在1450℃左右,可用在直接接触火焰的工业窑炉内衬。
　　轻质耐火砖试样以工业氧化铝、氢氧化铝、广西白泥、蓝晶石、轻质碳酸钙、工业石膏为原料,采用以聚苯乙烯小球、锯末和炭黑作为复合造孔剂,造孔剂总掺量控制为16%,当聚苯乙烯球外掺量1%,锯末外掺量2%,炭黑外掺量为13%时获得试样的耐压强度1.96MPa。在此基础上变化配方,当钙长石的相对含量为32%时,得到试样的体积密度为1.15g/cm3,耐压强度为2.19MPa。该材料可用于工作温度1500℃左右的工业窑炉中。

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1 引言

2 文献综述

2.1 轻质耐火材料的概述

2.2 轻质耐火材料的生产方法

2.3 轻质耐火材料的隔热机理

2.4 轻质耐火材料国内外研究现状

2.5 本课题的研究内容

3 Al2O3-CaO-SiO2系轻质浇注料的制备及性能研究

3.1 实验方案

3.2 聚苯乙烯小球加入量的选择

3.3 复合造孔剂对轻质浇注料性能的影响

3.4 结合剂对轻质浇注料性能的影响

3.5 蓝晶石对轻质浇注料性能的影响

4 Al2O3－CaO-SiO2系轻质制品的制备及性能研究

4.1 试验原料及仪器

4.2 试验配比及计算

4.3 工艺流程

4.4 性能检测

4.5 复合造孔剂对轻质砖试样性能的影响

5 结论

致谢

参考文献

附录 研究生期间发表论文