硫酸鋁耐熱可塑膠是最常見的種類,操控性良好,價(jià)格便宜。耐熱可塑膠的脂質(zhì)是由生粘土粉和高鋁熱劑組成的,起主要就促進(jìn)作用的是生粘土粉。
氣壓變動(dòng)特點(diǎn)
在冷卻過程中,生粘土的物理化學(xué)變動(dòng)。其宏觀經(jīng)濟(jì)上的表現(xiàn),就是耐熱可塑膠的氣壓變動(dòng)特點(diǎn),如圖1所示。從圖中窺見,隨著冷卻環(huán)境溫度的增高,燒后殼體氣壓減少,低溫殼體氣壓有位最大值,即1000℃以內(nèi)時(shí)氣壓最高,達(dá)至50MPa以內(nèi),隨即氣壓漸漸下降。這是雖然緊密結(jié)合粘土聚合高粘度的固相系因。高于1000℃時(shí),倚靠化學(xué)緊密結(jié)合劑和生粘土的NaCl性,獲得氣壓,即或有固相,其數(shù)量少、NaCl力小,因而氣壓低;高于1000℃時(shí),化學(xué)緊密結(jié)合劑喪失促進(jìn)作用,緊密結(jié)合粘土產(chǎn)生非常多的固相,因而低溫氣壓漸漸減少,到1400~ 1500℃時(shí)僅為5MPa以內(nèi)。硫酸鋁
圖1 耐熱可塑膠氣壓變動(dòng)特點(diǎn)
1 一燒后殼體氣壓;一低溫殼體氣壓
應(yīng)表示,1200℃以上的燒后氣壓,一般是隨著冷卻環(huán)境溫度的增高而減少的。這是雖然固相量激增,目蛙吐根堿交疊繁殖和固體急速繁殖發(fā)育健全系因。即耐熱可塑膠逐漸達(dá)至了熱處理,組織機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)顯得更加球狀,因而氣壓較低。有時(shí)候,雖然熱處理不完全或目蛙礦石少,1400℃燒后殼體氣壓比1200℃燒后殼體氣壓低,這也是恒定的。到1500℃時(shí),其燒后氣壓又有所提升,表明組織機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)顯得球狀了,即達(dá)至了熱處理。換句話說,耐熱可塑膠由NaCl緊密結(jié)合達(dá)至了陶瓷器緊密結(jié)合,因而氣壓是急速提高的。硫酸鋁
原材料及相互配合比
耐熱可塑膠用的硬質(zhì),主要就有迪拉澤粘土電解錳,三級(jí)、三級(jí)或三級(jí)磷灰石電解錳等。耐熱硬質(zhì)最大孔隙為 10mm,其微粒級(jí)配:10 ~5mm,33% ~ 40%; 5~3mm,28% ~35%;大于3mm,28%~35%。應(yīng)表示,0.5~0.09mm的微粒料應(yīng)盡量避免,或除去不必。其硬質(zhì)使用量為55% ~65%。硫酸鋁
耐熱粉料一般選用迪拉澤、三級(jí)或三級(jí)磷灰石電解錳制作,其細(xì)度為≤0.09mm的應(yīng)占95%, 實(shí)際上越細(xì)越好。嚴(yán)禁用欠燒料或粘土電解錳作耐熱粉料。耐熱粉料使用量為20%~30%。硫酸鋁
軟質(zhì)粘土是耐熱可塑膠的重要原材料,可塑膠主要就操控性特性也是來源于軟質(zhì)粘土。在耐熱可塑膠中,軟質(zhì)粘土不但起緊密結(jié)合劑促進(jìn)作用,同時(shí)也起增塑劑和熱處理劑促進(jìn)作用。它對(duì)耐熱可塑膠的可塑性、保水性、施工性、常溫和低溫耐熱操控性,都有較大的影響。因而,配制耐熱可塑膠用的軟質(zhì)粘土,應(yīng)具有良好的可塑性、吸濕性,適度的黏性、耐熱性和熱處理性。從成型和保水性上看,黏塑性最好的是廣西泥和水曲柳粘土,最差的是復(fù)州粘土,焦作泥與樟樹粘土、紫木節(jié)粘土可復(fù)合使用。其細(xì)度:大于0.09mm占85%以上,使用量為10% ~15%。硫酸鋁
化學(xué)緊密結(jié)合劑為硫酸鋁溶液,密度為1.2~1.3g/cm3。采用該緊密結(jié)合劑混練后應(yīng)進(jìn)行困料,困料時(shí)間16h以上。因硫酸鋁中的硫酸根與粉料的鐵反應(yīng),聚合硫酸鐵并逸出氫氣,致使泥料起泡或鼓脹,因而應(yīng)困料;烘干后的耐熱可塑膠表面,有淡黃色的析出物,化學(xué)和巖相分析認(rèn)定為鐵明礬,其分子式為FeO·Al2O3·4SO3·22H2O。圖2為硫酸鋁和可塑膠表面析出物的差熱分析。從圖中窺見,硫酸鋁溶液中所含18個(gè)結(jié)晶水,約在134℃大部分脫除。在330℃以內(nèi),再喪失小部分結(jié)晶水。在835℃上的吸熱峰,是硫酸鋁分解成Al2O3和SO3,SO3呈氣態(tài)逸出。因而,致使耐熱可塑膠組織機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)稍有疏松,氣壓有所減少;鐵明礬差熱曲低溫段的吸熱峰,系結(jié)晶水排出系因,752℃的吸熱峰為鐵明礬分解并放出SO3造成的, 同樣對(duì)可塑膠氣壓有所影響。硫酸鋁
應(yīng)表示,耐熱可塑膠發(fā)泡的數(shù)量,與硫酸鋁的純度、密度和加入量有直接關(guān)系。一般來說,純度高、密度大和加入量多時(shí),其發(fā)泡數(shù)量也多。這是雖然帶入的硫酸很多系因。因而,在滿足耐熱可塑膠的可塑性、施工性和耐熱性的前提下,可選用粗制硫酸鋁,配制成低密度溶液,并盡量避免其使用量。硫酸鋁溶液使用量一般為9% ~13%。硫酸鋁
圖3-2-2硫酸鋁(a)和可塑膠表面析出物(b)的差熱分析
耐熱可塑膠用的外加劑,主要就有保存劑、增塑劑、增強(qiáng)劑和防腐劑等。其外加物有鋰輝石粉(LiO2·Al2O3·4SiO2)、鋰云母粉(LiO2·Al2O3·3SiO2)和膨潤土等熱處理劑(亦稱礦化劑),藍(lán)晶石或硅線石等膨脹劑。表 1為不同的外加劑和外加物及其使用量。硫酸鋁
表1 不同的外加劑和外加物及其使用量
應(yīng)表示,耐熱可塑膠用的外加劑種類非常多,除表 1中所述之外,還可用聚乙烯醇、糊精、淀粉、羧甲基纖維素、檸檬酸、葡萄糖酸和硅酸乙酯等。外加劑使用量一般大于1%, 大于1%時(shí)兼有緊密結(jié)合劑的促進(jìn)作用;外加物還有紅柱石、硅線石、鋯英石和氧化鋁熱劑等,其使用量一般大于3%。硫酸鋁
表2為硫酸鋁耐熱可塑膠的相互配合比。耐熱硬質(zhì)的最大孔隙為10mm,可塑膠含水率約為9%,可塑性指數(shù)為17%~ 30%。表中蘇南泥系指蘇州泥和南京泥復(fù)合使用,前者熱處理環(huán)境溫度高,后者因含低熔物多,熱處理環(huán)境溫度低;特黏和Ⅰ礬等,分別代表迪拉澤粘土電解錳和Ⅰ級(jí)磷灰石電解錳等;Ⅰ、Ⅱ礬為Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)磷灰石電解錳,以1:1混合制成耐熱粉料;外加劑根據(jù)耐熱可塑膠的使用要求,進(jìn)行選定,參見表1。例如,生產(chǎn)后即進(jìn)行施工,可不摻加保存劑和防腐劑。硫酸鋁
表3-2-2硫酸鋁耐熱可塑膠的相互配合比(%)
硫酸鋁耐熱可塑膠主要就操控性
耐熱可塑膠配制生產(chǎn)工藝是較復(fù)雜的。首先,將固體硫酸鋁加水溶解并靜放1d,調(diào)成適合的密度待用;其次,將耐熱粉料、軟質(zhì)粘土及固體外加劑干混均勻;第三,按相互配合比稱量原材料,干混均勻;添加液體緊密結(jié)合劑和外加劑,濕混10min以上至均勻。然后,出料蓋上塑膠布困泥一晝夜以上,再擠泥切坯。硫酸鋁
采用濕料坯,人工搗固成型或振動(dòng)加壓成型,1天后拆模。然后,烘干247并檢驗(yàn)其操控性,詳見表3。其編號(hào)與表3對(duì)應(yīng)。因不是同一批的檢驗(yàn)結(jié)果,故無確切的比較性。
表3 硫酸鋁耐熱可塑膠的主要就操控性
從表3中窺見,隨著冷卻環(huán)境溫度的增高,燒后殼體和抗折氣壓也提高,這是一個(gè)趨勢(shì)。在800℃以內(nèi)時(shí),有的氣壓有所下降,系雖然硫酸鋁分解致使其組織機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)疏松造成的; 在1000℃時(shí),低溫殼體氣壓最高,隨著環(huán)境溫度的增高而固相量減少,致使其氣壓下降,一般約為4MPa; 1400℃燒后線變動(dòng)呈收縮狀態(tài),即使是膨脹,其值也較小,這是軟質(zhì)粘土冷卻收縮較大系因。荷重軟化環(huán)境溫度較低,也是雖然粘土造成的。因而,選擇粘土緊密結(jié)合劑的種類,十分重要。編號(hào)2和編號(hào)3為廣西泥緊密結(jié)合耐熱可塑膠,與其他的相比,荷重軟化環(huán)境溫度和氣壓高, 燒后線膨脹也較大。這再次證明,廣西泥也是耐熱可塑膠的良好緊密結(jié)合劑。硫酸鋁
耐熱可塑膠中含有軟質(zhì)粘土,低溫下聚合非常多的固相,能減少或緩沖熱應(yīng)力造成的不良影響,因而熱震穩(wěn)定性良好。800℃冷卻、水冷循環(huán)次數(shù)約為100次;1100℃冷卻、水冷循環(huán)15次后,其殘余殼體氣壓仍為110℃烘干殼體氣壓的80%以內(nèi)。硫酸鋁
高鋁質(zhì)耐熱可塑膠的低溫蠕變,見圖3。荷重為0.2MPa,在1400℃的低溫下,保溫10h,其收縮變形率達(dá)13.5%;在1500℃的低溫下,保溫4h,收縮變形率已超過17%。硫酸鋁
眾所周知,耐熱可塑膠是在火焰工業(yè)爐中長期使用的。雖然燒后的體積變動(dòng)和低溫蠕變較大,致使襯體內(nèi)表面出現(xiàn)較大的裂縫,其縫寬有時(shí)候達(dá)至20 - 40mm,雖不影響使用,但減少了散熱損失,減少了熱效率。當(dāng)錨固磚質(zhì)量不佳或布置不當(dāng)時(shí),也可能產(chǎn)生襯體剝落現(xiàn)象。因而,應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)軟質(zhì)粘土作緊密結(jié)合劑,同時(shí)應(yīng)添加膨脹劑和熱處理劑等外加物,以提高其操控性。
圖3高鋁質(zhì)可塑膠的低溫蠕變硫酸鋁
1—1400℃ 恒溫;2一 1500℃恒溫
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任哲君