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通(tong)常將(jiang)AI2O3含(han)量(質(zhi)量分數)大于(yu)90%的(de)耐(nai)火(huo)澆(jiao)注料稱(cheng)為(wei)剛玉耐(nai)火(huo)澆(jiao)注料，其(qi)主(zhu)要物相為(wei)剛玉，因為(wei)剛玉具(ju)有熔(rong)點(dian)高(2050℃)和抗熔(rong)渣侵(qin)蝕能力強的(de)特點(dian)，使剛玉質(zhi)澆(jiao)注料具(ju)有較高的(de)耐(nai)火(huo)度和良好的(de)化學穩定性(xing)。剛玉耐(nai)火(huo)材料的(de)原(yuan)料組合有多種形(xing)式(shi)，例如：
(1)用(yong)白剛(gang)玉作骨料(liao)和粉料(liao)
(2)用板狀氧化鋁(lv)和致密(燒(shao)結)氧化鋁(lv)作骨料(liao)，用致密(燒(shao)結)氧化鋁(lv)作粉(fen)體；
(3)用亞白(bai)剛玉或(huo)者棕(zong)剛玉作骨(gu)料，用致(zhi)密(燒結(jie))氧化鋁作粉料；
(4)用白剛玉和特級(ji)礬土熟料(liao)作(zuo)(zuo)骨料(liao)，用白剛玉作(zuo)(zuo)粉料(liao)等。
為(wei)(wei)了提高剛玉(yu)質耐(nai)火(huo)澆注料(liao)基質的(de)性(xing)(xing)能，通常用(yong)白剛玉(yu)粉(fen)(fen)或(huo)者(zhe)板(ban)狀氧化鋁粉(fen)(fen)作為(wei)(wei)其粉(fen)(fen)料(liao)。根據剛玉(yu)耐(nai)火(huo)澆注料(liao)目標(biao)性(xing)(xing)能的(de)要求， 合理(li)的(de)選擇顆(ke)粒分布系數作為(wei)(wei)配方擬合顆(ke)粒配比。結(jie)合系統中的(de)活性(xing)(xing)填(tian)料(liao)， 普遍(bian)使(shi)用(yong)SiO 2粉(fen)(fen)(常稱為(wei)(wei)硅灰)或(huo)者(zhe)活性(xing)(xing)α-AI2O3粉(fen)(fen)等。
根(gen)據應用要求(qiu)， 剛玉質耐(nai)火(huo)澆注料一(yi)般可按照(zhao)含水(shui)泥(LCC及UL-CC) 或者(zhe)無水(shui)泥(NCC) 的(de)組(zu)成配制。前者(zhe)以(yi)(yi)水(shui)泥或者(zhe)水(shui)泥和活(huo)性超微粉并(bing)用作為結合劑(ji)，而(er)后者(zhe)則采(cai)用活(huo)性超微粉作為結合劑(ji)。同時添(tian)加高(gao)效表面活(huo)性劑(ji)(高(gao)效分散(san)(san)劑(ji)和減(jian)水(shui)劑(ji))以(yi)(yi)分散(san)(san)結合劑(ji)和活(huo)性填料，減(jian)少用水(shui)量(liang)。
一般來(lai)說，剛玉質耐火澆注料中的粉體+活(huo)性填(tian)(tian)料(超微粉)含量(liang)(質量(liang)分(fen)數)為30%~34%。材料品種(zhong)不同時，其活(huo)性填(tian)(tian)料用量(liang)也會不相同，但最佳活(huo)性填(tian)(tian)料配(pei)入(ru)量(liang)在4%~10%之間。
活(huo)(huo)性(xing)填(tian)(tian)料(liao)的(de)作(zuo)用(yong)機理(li)很復雜，但其(qi)根本的(de)作(zuo)用(yong)機理(li)是(shi)起(qi)填(tian)(tian)充作(zuo)用(yong)。因為耐(nai)火澆(jiao)(jiao)注料(liao)的(de)粒(li)度級配，堆積密(mi)度較大(da)(da)，而且較致密(mi)，但仍然有眾多的(de)孔隙。若(ruo)用(yong)活(huo)(huo)性(xing)填(tian)(tian)料(liao)(超(chao)微粉(fen))來填(tian)(tian)充這些孔隙，便可使孔隙大(da)(da)大(da)(da)減少，從而明顯(xian)地降低耐(nai)火澆(jiao)(jiao)注料(liao)的(de)用(yong)水量，使澆(jiao)(jiao)注構件(jian)或者耐(nai)火襯體干燥(烘烤)后留下的(de)氣孔大(da)(da)大(da)(da)地減少。也就是(shi)說，在(zai)耐(nai)火澆(jiao)(jiao)注料(liao)中配入活(huo)(huo)性(xing)填(tian)(tian)料(liao)， 可降低水量， 提高其(qi)體積密(mi)度， 降低氣孔率(lv)， 常用(yong)的(de)有SiO 2微粉(fen)和活(huo)(huo)性(xing)α-AI2O 3微粉(fen)。
α-Al2O3微(wei)粉(fen)(fen)是用工(gong)業氧(yang)化(hua)鋁煅(duan)燒(shao)后制成(cheng)(cheng)的(de)(de)。其(qi)特點是分(fen)散性(xing)(xing)好(hao)，顆粒小(xiao)、高(gao)(gao)溫下(xia)易于燒(shao)結(jie)且(qie)體積效應(ying)(ying)小(xiao)等(deng)。α-AI2O3加(jia)(jia)入到(dao)耐火(huo)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)(liao)中，對其(qi)施工(gong)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)影響比較顯(xian)著。在(zai)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)(liao)中加(jia)(jia)入適量(liang)的(de)(de)a-AI2O3微(wei)粉(fen)(fen)，一方面(mian)(mian)在(zai)高(gao)(gao)溫下(xia)其(qi)會(hui)發(fa)生(sheng)(sheng)陶瓷化(hua)和(he)(he)莫(mo)來石(shi)化(hua)反應(ying)(ying)，可以提(ti)高(gao)(gao)耐火(huo)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)(liao)的(de)(de)耐火(huo)度；另(ling)一方面(mian)(mian)起(qi)(qi)到(dao)微(wei)粉(fen)(fen)的(de)(de)填充(chong)作用，降低澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)(liao)的(de)(de)氣孔(kong)率，使(shi)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)(liao)中的(de)(de)結(jie)構(gou)缺(que)陷減少，提(ti)高(gao)(gao)其(qi)強度和(he)(he)抗熔渣侵(qin)蝕的(de)(de)能(neng)(neng)力(li)，改進(jin)耐火(huo)材料(liao)(liao)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)等(deng)。同時(shi)，氧(yang)化(hua)鋁微(wei)粉(fen)(fen)能(neng)(neng)和(he)(he)水泥顆粒之間進(jin)行(xing)燒(shao)結(jie)，起(qi)(qi)到(dao)連接周圍(wei)顆粒形(xing)成(cheng)(cheng)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)的(de)(de)輔(fu)助結(jie)合作用。α-Al2O3微(wei)粉(fen)(fen)加(jia)(jia)入量(liang)越(yue)多(duo)，澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)(liao)的(de)(de)振動(dong)流(liu)動(dong)性(xing)(xing)就會(hui)越(yue)小(xiao)。但當微(wei)粉(fen)(fen)添加(jia)(jia)量(liang)超過(guo)一定值(zhi)時(shi)，澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)(liao)的(de)(de)強度也(ye)有下(xia)降的(de)(de)趨勢。這是因為加(jia)(jia)入過(guo)量(liang)的(de)(de)AI2O3后，除一部分(fen)起(qi)(qi)填充(chong)孔(kong)隙和(he)(he)減少施工(gong)用水量(liang)的(de)(de)作用外，剩(sheng)余(yu)的(de)(de)部分(fen)優化(hua)與澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)(liao)中的(de)(de)水泥反應(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)CA2和(he)(he)CA6等(deng)，不但消耗基質(zhi)中的(de)(de)大量(liang)AI2O3，同時(shi)還伴有體積膨脹，使(shi)澆(jiao)(jiao)(jiao)注(zhu)(zhu)(zhu)料(liao)(liao)高(gao)(gao)溫出(chu)來后存在(zai)結(jie)構(gou)缺(que)陷，導致強度等(deng)性(xing)(xing)能(neng)(neng)相應(ying)(ying)下(xia)降。
在耐(nai)火(huo)澆(jiao)注(zhu)料中， SiO 2微粉可(ke)以提高澆(jiao)注(zhu)料的(de)常溫、中溫和(he)高溫強度， 改善澆(jiao)注(zhu)料的(de)流動性(xing)和(he)抗熱(re)震性(xing)。
SiO 2微粉對澆(jiao)(jiao)(jiao)注料(liao)(liao)流動性的影響， 如圖1所示(shi)。當無(wu)定形SiO 2顆(ke)粒覆蓋在(zai)大顆(ke)粒表(biao)面時， 不僅能阻礙(ai)較大的顆(ke)粒的團(tuan)聚現(xian)象，而且(qie)還能夠在(zai)大顆(ke)粒之間起到潤(run)滑作用，從而有(you)效地降低大顆(ke)粒間的摩擦阻力。因(yin)此，在(zai)澆(jiao)(jiao)(jiao)注料(liao)(liao)中加入SiO 2微粉能明顯提高澆(jiao)(jiao)(jiao)注料(liao)(liao)的流動性。
SiO 2微粉在鋁酸鈣(gai)(gai)水泥水化的過(guo)程中能(neng)夠避免生(sheng)成C2AH 8， 而直接(jie)生(sheng)成鈣(gai)(gai)黃長(chang)石C2ASH 8， 從而提高澆注料的常(chang)溫強度。
目前(qian)用于耐火澆(jiao)(jiao)注料(liao)中的(de)SiO 2微(wei)粉主要有(you)兩種(zhong)：一種(zhong)是高純硅石(shi)制成的(de)， 另一種(zhong)是生(sheng)成金(jin)屬硅或硅鐵的(de)副產(chan)品(pin)(pin)。這兩種(zhong)產(chan)品(pin)(pin)均為無定形的(de)非晶質材(cai)料(liao)。前(qian)者呈顆粒狀活性(xing)；后(hou)者呈中空球狀有(you)活性(xing)，不(bu)團聚(ju)，填充(chong)性(xing)好(hao)。摻(chan)入澆(jiao)(jiao)注料(liao)凝結(jie)(jie)后(hou)， SiO 2表面形成硅醇基(ji)， 經干燥脫水架橋， 形成硅氧烷(wan)網狀結(jie)(jie)構(gou)， 溫(wen)度升(sheng)高不(bu)易斷(duan)裂， 所以可(ke)提高澆(jiao)(jiao)注料(liao)的(de)中溫(wen)強度。
經研(yan)究SiO 2微粉含(han)量(liang)對剛(gang)玉質超低(di)水泥(ni)澆(jiao)注(zhu)料(liao)的(de)(de)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)性(xing)能(neng)、高(gao)溫(wen)強(qiang)度以(yi)及(ji)抗(kang)熱(re)震性(xing)能(neng)的(de)(de)影響。研(yan)究表明：隨(sui)著(zhu)SiO 2微粉含(han)量(liang)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)， 經過1100℃燒(shao)(shao)結(jie)(jie)后的(de)(de)試(shi)樣(yang)的(de)(de)顯(xian)氣孔率降低(di)， 強(qiang)度升(sheng)高(gao)； 經1400℃燒(shao)(shao)結(jie)(jie)后澆(jiao)注(zhu)料(liao)樣(yang)品的(de)(de)熱(re)態抗(kang)折強(qiang)度增(zeng)(zeng)加(jia)。這表明SiO 2微粉不(bu)僅可以(yi)促進澆(jiao)注(zhu)料(liao)的(de)(de)燒(shao)(shao)結(jie)(jie)， 而且和AI2O 3能(neng)反應生成(cheng)莫來(lai)石(shi)， 因為莫來(lai)石(shi)晶體結(jie)(jie)構(gou)為針狀(zhuang)，其能(neng)與剛(gang)玉骨料(liao)相(xiang)互(hu)穿插，起到(dao)增(zeng)(zeng)強(qiang)增(zeng)(zeng)韌(ren)的(de)(de)作用，從而使(shi)澆(jiao)注(zhu)料(liao)的(de)(de)強(qiang)度和抗(kang)熱(re)震性(xing)都能(neng)夠得到(dao)改(gai)善。
同時也有(you)研究表明， SiO 2微(wei)(wei)粉(fen)(fen)能夠填充在顆(ke)粒的(de)間隙， 明顯降低(di)分(fen)散(san)介質所占空(kong)間。例如， 在合適的(de)SiO 2微(wei)(wei)粉(fen)(fen)加(jia)入(ru)范圍(wei)內， 澆注料(liao)(liao)中增加(jia)2wt%的(de)SiO 2微(wei)(wei)粉(fen)(fen)就會(hui)使加(jia)水量減少1wt%。因(yin)此， SiO 2微(wei)(wei)粉(fen)(fen)借助其(qi)自身良好的(de)填充性能，降低(di)澆注料(liao)(liao)的(de)加(jia)水量，增加(jia)澆注料(liao)(liao)致(zhi)密度，從而使耐(nai)火(huo)澆注料(liao)(liao)力學性能的(de)提(ti)高。
在剛玉耐火(huo)澆注(zhu)料(liao)中，結合(he)劑(ji)、活性填(tian)料(liao)和添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)用量很少(shao)，但都(dou)(dou)是(shi)非(fei)常重要(yao)的(de)(de)(de)相(xiang)輔相(xiang)成的(de)(de)(de)三個(ge)組(zu)成部分(fen)(fen)，不可(ke)缺少(shao)。每(mei)個(ge)組(zu)成部分(fen)(fen)的(de)(de)(de)選擇(ze)都(dou)(dou)成為控制(zhi)剛玉耐火(huo)澆注(zhu)料(liao)流(liu)變(bian)性能(neng)的(de)(de)(de)關鍵(jian)因素。選擇(ze)的(de)(de)(de)標準是(shi)保證相(xiang)應的(de)(de)(de)剛玉耐火(huo)澆注(zhu)料(liao)達到施工性能(neng)的(de)(de)(de)要(yao)求。這可(ke)通過優化(hua)添(tian)加劑(ji)的(de)(de)(de)方法來實(shi)現，例如可(ke)加入多(duo)種添(tian)加劑(ji)(復合(he)添(tian)加劑(ji))，每(mei)一(yi)種添(tian)加劑(ji)都(dou)(dou)具有不同的(de)(de)(de)功能(neng)， 同時也(ye)可(ke)以(yi)加入少(shao)量的(de)(de)(de)氧化(hua)物耐火(huo)材料(liao)如Cr2O 3、ZrO 2等(deng)等(deng)， 以(yi)改(gai)變(bian)剛玉質(zhi)耐火(huo)澆注(zhu)料(liao)的(de)(de)(de)性能(neng)。
