高抗熱震性氧化鋁空心球磚試制分析

王瑤瑤

（山東耐火材料集團有限公司 王耐分公司，山東 淄博255311）

1 前 言

氧化鋁空心球磚是使用比較廣泛的一種高溫隔熱材料，具有較好的耐高溫性能及保溫隔熱性，在高溫窯爐中起保溫和隔熱的作用。但由于氧化鋁空心球骨料和基質(zhì)主要礦相組成均為剛玉相，熱膨脹系數(shù)大，使氧化鋁空心球磚抗熱震性較差，造成高溫窯爐開裂剝落，壽命大幅下降［1］。尤其在間歇性窯爐上的使用，極大影響壽命。因此，本研究主要通過添加富含SiO2的原料，針對提高氧化鋁空心球的抗熱震穩(wěn)定性進行了試驗探討。

2 產(chǎn)品試制

2.1 使用條件及要求

在分析進口高抗熱震性氧化鋁空心球磚成分和性能的基礎上，改進氧化鋁空心球磚原料配比和生產(chǎn)工藝，研制出具有較高熱震穩(wěn)定性的氧化鋁空心球磚。該產(chǎn)品在較高的溫度下使用，可以更好地適應爐內(nèi)的溫度變化，在燒制過程中可以經(jīng)受得住爐內(nèi)快速氣流的沖刷。

2.2 確定原料及配比

正常情況下氧化鋁空心球產(chǎn)品的主要原料是Al2O3，再配以5%左右的輔料。基質(zhì)原料是a－Al2O3，這種基質(zhì)料生產(chǎn)出來的空心球熱震穩(wěn)定性相對不高［2］。為此，采取骨料成分不變，基質(zhì)料中加入富含SiO2的原料添加物P，成型干燥后燒制，使基質(zhì)料中的一部分形成一定數(shù)量的莫來石相，部分莫來石相代替部分剛玉相，可極大提高空心球產(chǎn)品的熱震穩(wěn)定性能；添加物P是一種三石類原料，部分添加物P在燒成過程中發(fā)生分解形成莫來石和SiO2，多余的SiO2與基質(zhì)料中的a－Al2O3產(chǎn)生二次莫來石化反應，同時少部分未分解添加物P也起到改善基質(zhì)的作用，可以提高制品的熱震穩(wěn)定性。綜合考慮，制定A、B、C、D 4種配比方案，通過性能等比較找出最優(yōu)原料配比。試驗原料成分見表1。氧化鋁空心球磚試驗配比表2。

表1 試驗原料成分

表2 氧化鋁空心球磚試驗配比 %

2.3 生產(chǎn)工藝控制

2.3.1 配料

按照設計的配比，把結(jié)合劑以及適量的黏土打成泥漿，再將a－Al2O3微粉、添加劑P以及剩余所有原料按照氧化鋁空心球－泥漿一預混合粉的順序?qū)⒃弦来畏湃敕氰F質(zhì)容器中進行預混合備用，并將這些原料攪拌均勻。

2.3.2 成型及干燥

將原料攪拌均勻后進行成型、干燥。首先將攪拌均勻的原料用200 mm×110 mm×60 mm木模通過震動的方式成型，自然放置24 h后，再將其放入隧道干燥器中經(jīng)過110℃、24 h干燥。

2.3.3 燒制

在20 m3窯中進行燒制，在24 h內(nèi)溫度由室溫加熱至800℃，再在12 h內(nèi)由800℃加熱至1 600℃，保溫12 h；冷卻48 h。按相關標準檢驗表面以及外形尺寸，合格率要求99%以上。

3 試制產(chǎn)品性能分析

將4種原料配比分別進行20多次試驗，對生產(chǎn)出來的樣品進行理化指標檢驗，結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，試驗中按照D配方生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有較高的抗熱震性能，表面光滑整潔，外形無任何缺陷，在經(jīng)過高溫加熱時不易產(chǎn)生變形，穩(wěn)定性較好，從而最終確定了這種高抗熱震性氧化鋁空心球磚的原料配比。D配比試制產(chǎn)品的理化指標如表3所示。檢測數(shù)據(jù)表明，試制產(chǎn)品的熱震穩(wěn)定性能較好。

表3 氧化鋁空心球磚試制產(chǎn)品理化性能指標對比

4 結(jié) 論

通過改善氧化鋁空心球磚的原料基質(zhì)成分，使其產(chǎn)生莫來石相，進一步提高該產(chǎn)品的熱震穩(wěn)定性和常溫耐壓強度，提高了產(chǎn)品的性能。試制產(chǎn)品的常溫耐壓強度為24.7 MPa，熱震穩(wěn)定性（1 100℃、水冷）超過22次，而原來僅為9次。按此比例生產(chǎn)的高抗熱性氧化鋁空心球磚具有一定的發(fā)展空間。

參考文獻：

［1］ 李雋鎖，宋曉軍，李穎.優(yōu)質(zhì)抗剝落氧化鋁空心球磚的研制及使用［J］.耐火材料，2012（5）：304-305.

［2］ 王維邦.耐火材料工藝學［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2012：49.