磷酸結合高鋁質耐火澆注料保存劑的選用

2023-08-31 04:09:18石雪峰張全德

山東冶金 2023年4期

石雪峰，張全德

（淄博天炬耐火材料有限公司，山東淄博 255311）

磷酸澆注料使用前應困料，否則，高鋁骨粉料中的鐵等金屬雜質與磷酸反應釋放出氫氣而導致材料鼓脹；另一方面，磷酸困料時與材料中的堿性氧化物反應產生部分不溶物，導致存放時間長后材料結塊，影響施工性能乃至失效［1］。所以，材料中需加入保存劑以緩解上述反應。

1 試驗方案

本研究選用3 種常用保存劑做試驗。分別是A，草酸（H2C2O4·2H2O），是一種弱酸，在189.5 ℃或遇濃硫酸會分解生成二氧化碳、一氧化碳和水；B，一水檸檬酸（C6H8O7·H2O），無色或白色結晶狀顆粒或粉末，175 ℃以上分解釋放出水及二氧化碳；C，酒石酸（C4H6O6），是一種羥酸，化學式為C4H6O6，酒石酸在空氣中穩定，無毒，210 ℃分解。所用保存劑的含量都≥99.5%［2］。

試驗原材料采用高鋁質耐火材料，結合劑為工業磷酸。

1.1 原料主要理化指標

高鋁質骨料：Al2O3含量62.65%，Fe2O3含量2.67%。高鋁質細粉：Al2O3含量71.09%，Fe2O3含量2.70%。工業磷酸：40%濃度（用85%濃度工業磷酸加水調整）。高鋁水泥：CA-50，作為促凝劑。

1.2 試驗配方

試驗配方見表1。

表1 試驗配方 %

1.3 試驗過程

（1）困料。先將各個編號的材料干混均勻，然后加入同等質量的40%濃度的磷酸，濕混均勻，裝袋密封，置于室內陰涼干燥處存放。困料14 d后使用。（2）制樣。采用40 mm×40 mm×160 mm 三聯裝試模振動臺振動成型。（3）養護。出模后的試樣置于陰涼干燥處，自然放置。（4）干燥。試樣在110 ℃下放置于干燥箱中保持24 h。（5）燒成。試驗電爐中1 000 ℃×3 h。

2 試驗結果

2.1 初凝時間

以不加保存劑、分別加0.3%草酸、檸檬酸、酒石酸的高鋁質磷酸澆注料分別制樣，對比測試初凝時間，初凝時間分別為2、2.2、6.5、5 h，不加外加劑的試樣水分失去大、流動性差，加草酸與不加草酸的混合料凝結時間接近，加檸檬酸與酒石酸的混合料凝結時間較長，檸檬酸及酒石酸既發揮了對磷酸鹽澆注料的保濕性能，又與作為磷酸鹽澆注料促凝劑的高鋁水泥作用產生了緩凝作用。較長的初凝時間不利于施工，且易引起物料的顆粒偏析。

2.2 烘干后強度變化

各種試樣烘干后強度變化見圖1。由圖1 可知，材料在110 ℃×24 h 烘干后，加入草酸的磷酸澆注料烘后耐壓強度隨著加入量的增加而增加［3］，加入檸檬酸、酒石酸的磷酸澆注料烘后耐壓強度隨著加入量增加先降低后增加。

圖1 110 ℃×24 h烘干后強度變化

2.3 1 000 ℃燒后強度變化

各試樣1 000 ℃燒后強度變化見圖2。由圖2可知，加入草酸的磷酸澆注料用量增加，燒后強度微變小；加入檸檬酸的磷酸澆注料隨用量增加，燒后耐壓強度微增加；加入酒石酸的磷酸澆注料隨用量增加，燒后耐壓強度先降低后微增加，這是由于檸檬酸、酒石酸隨加入量增加而保存性能提高，同時作為高鋁水泥緩凝劑減緩澆注料的凝結而增加強度。