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耐火材料有很多種分類(lèi)方法,按照供貨形態(tài)可分為定型耐火材料和不定型耐火材料。鎂橄欖石磚廠(chǎng)家耐火澆注料是一種典型的不定型耐火材料,它是由合理級配的骨料顆粒、細粉與結合劑及外加劑共同組成的混合料。營(yíng)口鎂橄欖石磚耐火澆注料通常以干態(tài),無(wú)同定的外形,加水或其他液體可制成漿狀、泥膏狀和松散狀,進(jìn)行澆注施工。澆注成形后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的水化、凝固后獲得一定強度,烘烤后無(wú)需燒制可直接使用。耐火澆注料具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、施工方便,使用壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn),常被作為熱工窯爐和設備的內襯材料而廣泛使用。近些年來(lái),耐火澆注料的新品種不斷出現,通過(guò)改變材料的組合配比及生產(chǎn)工藝,結合劑添加的劑量和類(lèi)別,外加劑的選擇以及制備技術(shù)的更新,都使其綜合使用效果不斷提高,應用領(lǐng)域也不斷擴展。筆者以國內外有關(guān)耐火澆注料的報道為例,系統地介紹不定型耐火澆注料的組成、發(fā)展及應用。
在高溫下長(cháng)期使用也不軟化,不受任何酸堿的侵蝕,有良好的抗鹽性能,也不受金屬和熔渣的潤濕,質(zhì)輕,是優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料。缺點(diǎn)是在高溫下易氧化,不宜在氧化氣氛中使用。營(yíng)口鎂橄欖石磚碳質(zhì)制品廣泛用于高溫爐爐襯(爐底、爐缸爐身下部等)、熔煉有色金屬爐的襯里。生產(chǎn)鎂橄欖石磚石墨制品還可以制成熔煉銅合金和輕合金用的坩堝。碳磚和石墨制品的主要成分為碳(C),其熱膨脹系數很低,導熱性高,耐熱震性能好,高溫強度高,抗酸堿和鹽的侵蝕,尤其是弱酸堿具有較好的抵抗能力,不受金屬和熔渣的潤濕,質(zhì)輕,一般用于鋼鐵冶煉行業(yè),也用作石油、化工行業(yè)的高壓釜內襯。碳化硅是一種優(yōu)良的耐火材料,抗侵蝕性能較好,但在高溫(高于1400度)時(shí)易于氧化,不適用于氧化氣氛下使用。
功能型耐火材料包括高性能隔熱耐火材料、高輻射率節能涂料、高導熱和高導電耐火材料、生產(chǎn)鎂橄欖石磚高性能快速蓄熱耐火材料等高性能隔熱耐火材料包括耐火纖維制品、超細微孔輕質(zhì)磚、輕質(zhì)不定形耐火材料等,這類(lèi)材料具有很低的熱導率,砌筑爐墻時(shí)使用這類(lèi)材料可以大幅度降低爐體的散熱和蓄熱損失,從而具有顯著(zhù)的節能效果鎂橄欖石磚廠(chǎng)家高輻射率節能涂料利用其熱輻射波段范圍內的高輻射率(或高吸收率),在爐膛內側噴涂后,可以有效提高爐膛內火焰和煙氣中輻射能的利用率,從而降低煙氣出爐溫度,減少排煙熱損失。
輕質(zhì)隔熱耐火材料可以按照安裝方式、使用的溫度環(huán)境、材料存在狀態(tài)、顯微結構和生產(chǎn)方式來(lái)分類(lèi)。鎂橄欖石磚廠(chǎng)家常用隔熱材料已系列化應用,表1列出幾種常用輕質(zhì)隔熱耐火材料的部分參數。(1) 按使用方式分類(lèi)安裝于保溫層:生產(chǎn)鎂橄欖石磚普通型非直接向火;同時(shí)安裝在保溫層和工作層:高級型直接向火。(2) 按材料使用溫度分類(lèi)低溫:適用溫度小于600℃,例如礦渣棉;中溫:適用溫度為600-1200℃,例如隔熱板、蛭石材料、硅藻土磚等;高溫:適用溫度大于1200℃,例如纖維、鈣長(cháng)石輕質(zhì)磚。
鎂碳磚的熔損速度隨石墨純度的提高而下降,特別是對純度大于95%的石墨更明顯。對其機理的研究表明,在1300℃以上時(shí),鎂砂和石墨中雜質(zhì)(SiO2、CaO、Al2O3、Fe2O3等)都向兩者交界處聚集,生成低熔物,使鎂砂顆粒容易受到爐渣的侵蝕而流入爐渣中,從而降低了耐侵蝕性。生產(chǎn)鎂橄欖石磚實(shí)際使用結果表明,使用95%以上含碳電的石墨制成的鎂碳磚抗渣性比普通鎂碳磚高出0.51倍。使用含碳量大于95%96%的高碳鱗片石墨是既提高鎂碳磚質(zhì)量又降低制磚成本的有效技術(shù)措施。如果以同檔次石墨和鎂砂原料制磚的性能為基準,那么改用高檔次石墨比提高鎂砂檔次對磚性能的提高要大得多。在相同工藝條件下,使用高檔次石墨和低檔次鎂砂原料制成的磚性能比使用高檔次鎂砂和低檔次石墨原料的磚要好。但必須注意,鎂橄欖石磚廠(chǎng)家當使用純度較高的石墨時(shí),磚中生成的液相里少,氧氣容易濃透到磚內使石墨發(fā)生氧化脫碳,為此必須加入抗氧化劑如金屬Al、Si以及Al-Mg合金、SiC、BN等。
3、結合劑結合劑對鎂碳磚及其他含碳耐火制品來(lái)說(shuō),作用至關(guān)重要。石墨和耐火氧化物之間沒(méi)有互溶關(guān)系,也不可能相互燒結,常溫下他們要靠結合劑粘接固化。高溫下,生產(chǎn)鎂橄欖石磚結合劑則要結焦碳化,和石墨形成碳結合,一般這種結合劑是指樹(shù)脂類(lèi)、瀝青類(lèi)等有機物。結合劑高溫結焦碳化后形成約3%左右的碳,這個(gè)量雖然不多,但在鎂碳磚或其他含碳制品中卻是具有活力的組成部分,對制品的高溫性能有重要影響我國鎂碳磚或其他含碳制品生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩定,其中一個(gè)重要原因是結合劑不穩定造成的鎂橄欖石磚廠(chǎng)家鎂碳磚結合劑大體可以分三種類(lèi)型:酚醛樹(shù)脂類(lèi)、改性瀝青類(lèi)、石油裂解副產(chǎn)品類(lèi),其中使用效果好、用量最多的是酚醛樹(shù)脂類(lèi)。