凝胶结合浇注料的硬化机理以及在钢铁行业的应用

文章编辑：耐火材料发表时间：2023-03-23 浏览次数：100次

浇注料摘要：与传统水泥结合浇注料相比，凝胶结合浇注料不含CaO成分，不生成CaO-Al2O3-SiC系低熔点化合物，所以提高了高温强度和抗热震性。将其用于KR脱硫处理设备的叶轮，耐用次数比传统高铝水泥制品提高了约1.8倍，实现了高耐用性。 1、前言尽可能减少高铝水泥的添加量是提高不定形耐火材料耐用性的方法之一。高铝水泥中的CaO形成CaO-Al2O3-Si O2系低熔点化合物，对耐火材料有不良影响。凝胶结合浇注料不使用高铝水泥作硬化剂，是使用硅溶胶(胶态硅石)混合浇注料，由此获得硬化强度。本文介绍了这种凝胶结合浇注料的各项性能以及作为高炉KR脱硫处理设备叶轮材料使用的结果。 2、凝胶结合浇注料的硬化机理图1示出了凝胶结合浇注料的硬化机理。凝胶结合浇注料是用硅溶胶替代水进行混合。硅溶胶是粒径10~20nm 的硅颗粒分散的液体，粉体中预先添加了硬化剂，其中溶出的多价离子，打破了硅颗粒的分散平衡，逐渐凝结并硬化。图2和图3示出了凝胶结合浇注料的SEM图像。凝结的浇注料的结构如图3所示，呈网格状。

在水泥结合浇注料中，高铝水泥含有的CaO成分生成低溶点化合物一钙铝黄长石(2CaO·Al2O3·SiO2)和钙长石(C aO·Al2O3·2SiO2)，导致高温强度和抗热震性降低。另一方面，因为凝胶结合浇注料不使用高铝水泥作为硬化剂，所以能够极力减少CaO成分，很难生成上述的低熔点化合物。因此，一般认为，凝胶结合浇注料的抗热震性和高温强度均比水泥结合浇注料的高。此外，与水泥结合浇注料相比，凝胶结合浇注料透气率高，干燥性(抗爆裂性)好。一般认为这是由于不生成水泥结晶水及网目状结构使连续的气孔增加，施工体的透气率提高的缘故。

3、试验结果 3.1凝胶结合浇注料和水泥结合浇注料物理性能的比较表1列出了本项试验使用的凝胶结合浇注料和水泥结合浇注料的化学成分、添加的水量和添加的液体量。凝胶结合浇注料的配料是添加铝粉，替代水泥结合浇注料中的高铝水泥，用硅溶胶混合。凝胶结合浇注料基本不含CaO成分，是使用硅溶胶进行混合，所以SiO2值增加。

使用表2所示的凝胶结合浇注料和水泥结合浇注料进行了抗热震性试验。将浇注料浇注到230mm×115mm×65 mm的模型中，养生24h后脱模。在110℃干燥24h、在1000℃烧成3h，供试验使用。将该试样的三分之一在1300℃ 的试验炉中快速加热15min，水冷3min，在室温下空冷12min。此为一个周期，共计反复进行7个周期。

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