Nabacast粘結劑使用性能的探討

i.A.Dr. David Gathen

Nabacast粘結劑是德國納博特公司專門研發的以反應氧化鋁為基礎的創新型無水泥粘結劑。該粘結劑有無水泥、抗腐蝕、易使用、凝固時間可調控及高耐火性能等顯著特點。

1 Nabacast粘結劑的性能

Nabacast粘結劑產品能同時滿足澆注件所期待的幾個功能，它不僅起粘結劑的作用，還起到微粉填料和分凝劑（膠體穩定劑）的作用。

1.1 粘結作用

標準的反應氧化鋁對水不產生反應，而Nabacast加水后會產生凝固反應。Nabacast是一種創新的、無水泥的含鎂氧化鋁粘結劑，其凝固反應根據如下式發生：

Al203+4Mgo+11H2O > 4MgO.Al2O3.11H2O

從而形成一種鎂-鋁-雙-氫氧化物，與水泥相比，Nabacast的粘結力相對較弱。但經過納博特按最佳目標調控的最佳凝固時間，使你能用它生產出一種無水泥的、能承受冷沖壓力能達到接近20兆帕的澆鑄體。其凝固速度和澆注體的強度主要由Nabacast對水的反應、和其與水的比例來決定。

1.2 微粉填料作用

反應氧化鋁作為微粉用在耐火材料澆注體，這使得能用低水量生產出高密度澆鑄體，并能結合最佳的操作一致性。根據反應氧化鋁的類型和數量，可以取得自流和振動的加工的一致性。以其1～3微米的粒度，Nabacast在耐火材料澆鑄體中可以起到同樣的作用。

1.3 分凝劑作用

Nabacast可以生產出高價值耐火材料，特別是在絕對最低水量生產澆注體的時候。這是因為Nabaccast已經根據工藝需求包含了所需的的分凝劑。使其完全沒有必要添加額外的分凝劑。由于Nabacast可以代替水泥中的成分如：粘結劑，微粉填料和分凝劑，因此推薦的澆注體生產配方見圖1。

一般耐火材料澆鑄體包含60%～75%的粗料，這就是所謂的骨料，即煅燒氧化鋁、白剛玉、棕剛玉或者煅燒莫來石，粒度在0.1～20mm之間；小于100μm的細成分被稱為澆鑄體的填料。更粗一點的填料成分（M1）是高鋁澆鑄體，通常使用45um（325#）粒度。根據需求，M1可以完全由Nabacast代替，或者部分代替，但是應該考慮到高比例的Nabacast提供更高強度和更快速凝固。其它填料成分，如：微粉（M2，即反應氧化鋁或硅微粉）、粘結劑（B，即水泥）和分凝劑添加物（A）都完全由Nabacast代替。

澆鑄體中的Nabacast比例，不應該低于10%，但不超過30%。如果需要獲得某種高溫效果的話，最高約2%的硅微粉可以保留在配方中，這個劑量不會影響凝固時間和可操作性，但是0.5%的含量已被證明足夠形成好的尖晶石陶瓷，并具良好的熱機械性能。

2 使用Nabaccast粘結的凝固時間和澆注體的一致性

為了使澆鑄體的生產者在凝固時間和操作一致性上獲得一定的自由度，我們研發了4種產品等級：Nabacast ULM11、Nabacast ULM14、 Nabacast RM11、 Nabacast RM14（見表1）。這四種產品相互可以按任何比例混合，來自由地調整澆鑄體凝固速度和一致性，滿足用戶的需求。

ULM指超低氧化鎂含量，RM指常規氧化鎂含量，這都是從水泥粘結的澆注體工藝中借用來的。ULM級需要長的凝固時間大于8h，RM級則才5h就凝固。11和14的數字反映純Nabacast粉的水需要量，同時提示澆注體的流動性能。而NabacastULM11和RM11特別適合振動成型鑄體，水需量最低，NabacastULM14和Nabacast RM14兩種都適合自由流動的澆注體，水需量5%～6%。Nabacast系列產品可歸到同樣的工作原理和同樣的分凝劑系統，因此他們可以以任何比例混合來影響凝固時間和一致性。

3 使用Nabacast粘結劑無水泥澆注體尖晶陶瓷的形成

由于Nabacast是以鎂和氧化鋁的結合為基礎，Nabacast粘結劑在1 000°C時形成尖晶石陶瓷（MgAl2O4）。根據工藝常識，由于在粘結相中最高6%的鎂含量不足以引起尖晶石陶瓷（MgAl2O4澆鑄體）的形成，故我們研發了Nabacast SF11和Nabacast SF14，大大地提高了其中氧化鎂含量。

SF指尖晶石陶瓷形成的能力。尖晶石陶瓷澆注體在冶金行業處理鋼水使用中展現出對爐渣的超強抗腐蝕性能。在尖晶石陶瓷的形成過程中會引起8.7%的體積增加。為了控制這種體積增加，推薦使用Nabacast SF級和那些氧化鎂含量少些的Nabacast RM劑合并使用，調整其比例以達到澆注體中所期望的氧化鎂含量。

4 溫度和干燥對Nabacast粘結劑的澆注體凝固動態的影響

增加溫度可以提高Nabacast水合作用的速度。增加10℃的溫度可以減少50%的凝固時間。為使脫模容易，建議不要給澆鑄體加蓋，這樣可使表面干燥，這意味著脫模能力能更早地獲得。

5 總 結

將Nabacast系列產品根據自己的需要來混合使用，調整Nabacast中氧化鎂含量，相應的會影響凝固時間、影響尖晶石陶瓷的形成、影響冷沖擊力效果。氧化鎂含量越高，凝固時間越短、尖晶石陶瓷形成越好、越提高抗爐渣腐蝕性，更適用于冶金行業的鋼水處理。相反則朝反方向發展。但是混合使用時要根據用戶自己產品用途的要求，如果你要一個適合自己產品的配方，那就根據Nabacast的特性來混合使用，達到你需要的效果。

根據產品的尺寸來決定如何用溫度和濕度來影響干燥，成型后可以連磨具一起放進50℃甚至60℃等較高溫度下烘烤，但是一定不要太快，要考慮蒸發因素，否則會開裂，一般在35℃常溫干燥較好。

硅微粉可以提高熱機械性能，但是如果硅微粉超過2%，就會影響凝固時間和產品操作的一致性，一般0.5%比較合適。