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微孔CA_6-MA骨料的制备及其在Al_2O_3-CaO-MgO浇注料中的应用研究

李纯明  
【摘要】:轻质耐火浇注料因具有气孔率高、导热系数低、热容量小等特点,多加采用有助于节能环保。而耐高温、抗还原气氛或碱蒸气腐蚀与否,成为某些苛刻条件下能否采用轻质浇注料的制约环节。六铝酸钙(CA_6)和尖晶石(MA)都具有高熔点、良好的抗碱性、抗还原气氛腐蚀等优良性能,开发微孔CA_6-MA骨料,并利用其研制高性能的Al_2O_3-CaO-MgO轻质浇注料,可以弥补传统铝硅质轻质浇注料这些方面的不足。本工作一方面是微孔CA_6-MA骨料的合成;二是用合成的微孔CA_6-MA骨料研制Al_2O_3-CaO-MgO轻质浇注料。 以工业氢氧化铝、菱镁矿和碳酸钙为起始物料,以无烟煤、红薯淀粉、无烟煤+红薯淀粉(质量比1:1)为烧失物,采用湿法共磨、注浆成形、干燥和煅烧,制备出了微孔CA_6-MA骨料。研究了烧失物种类和加入量对微孔骨料性能的影响,通过显气孔率、体积密度、强度、孔径分布、物相组成及显微结构来表征该骨料的性能。选择体积密度最小的实验配方,研究加入MgCl_2、CaCl_2和uf-SiO_2等外加剂对微孔骨料性能的影响。合成出了具有体积密度较低的微孔CA_6-MA骨料。在添加30%红薯淀粉情况下,制得显气孔率76.8%、体积密度0.78g/cm~3的微孔CA_6-MA轻质料,其孔径呈双峰分布中位径为6.17μm,平均孔径为5.93μm。加入不同量的MgCl_2、CaCl_2和uf-SiO_2后,CA_6-MA骨料的物相组成、显气孔率基本保持不变,体积密度提高了6%-13%,强度略有上升。 以粒度为8-5mm、5-3mm和3-1mm的微孔CA_6-MA骨料,速烧刚玉(8-5、5-3mm、3-1mm、≤0.074mm和≤0.044mm),氧化铝微粉,纯铝酸钙水泥等为原料,研制出了具有不同体积密度的系列Al_2O_3-CaO-MgO轻质浇注料。分别用12%、24%、36%和42%的CA_6-MA骨料替代刚玉骨料,研究其对浇注料显气孔率,体积密度,抗折、耐压强度,热震稳定性,导热系数,抗碱蒸汽性的影响,并对部分试样进行了显微结构观察和分析。在微孔CA_6-MA骨料加入量为12%的配方基础上,研究了纯铝酸钙水泥加入量对浇注料常温性能的影响。加入42%微孔CA_6-MA骨料的试样,1600℃烧后的显气孔率为59.8%,体积密度为1.51g/cm~3,常温抗折强度和耐压强度分别为2.7MPa和7.3MPa,1400℃的热态抗折强度为1.4MPa,1000℃的导热系数为0.22W/m·K。纯铝酸钙水泥加入量在4-10%范围的改变,对显气孔率、体积密度及常温强度无明显影响,但减少水泥加入量可减少永久线变化率。


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