耐火材料是怎么結(jié)合的，有哪些方式？

耐火材料分為定形和不定形產(chǎn)品，結(jié)合方式有:1.水化結(jié)合、2.化學(xué)結(jié)合、3.縮聚結(jié)合、4.陶瓷結(jié)合(燒結(jié)結(jié)合)、5.粘著(粘附)結(jié)合、6.凝聚結(jié)合。

 

 

耐火材料的組合劑根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)也有所不同。常見(jiàn)的組合機(jī)制有6種。一般來(lái)說(shuō)，一種組合劑有其特定的組合機(jī)制，但有時(shí)會(huì)同時(shí)出現(xiàn)幾種組合機(jī)制，但有主次之分。這對(duì)材料設(shè)計(jì)非常重要，有時(shí)可以通過(guò)某種組合劑的主次組合機(jī)制來(lái)滿(mǎn)足特殊要求。

各種制造耐火產(chǎn)品的粉末主要由大于膠體顆粒的顆粒組成，只有一小部分屬于膠體顆粒。

 

基質(zhì)是什么?

耐火材料中大晶體或骨料（分散系統(tǒng)中的分散相）間隙中的物質(zhì)（分散系統(tǒng)中的分散介質(zhì)）稱(chēng)為基質(zhì)。例如，硅磚由嵌入玻璃基質(zhì)中的氧化硅組成；粘土耐火材料由嵌入莫來(lái)石和方形石英的大量非晶形石英組成。有些人還將填充在主晶體間隙中的材料稱(chēng)為基質(zhì)，而不是耐火產(chǎn)品的主晶體。

不定形耐火材料是各種耐火原料、粘合劑和添加劑的聚合物混合物。沒(méi)有固定的外部特性，是松散的。漿液或糊狀，因此也被稱(chēng)為松散的耐火材料。在現(xiàn)場(chǎng)施工和制備預(yù)制件時(shí)，混合物之間的物理和化學(xué)反應(yīng)首先取決于配方設(shè)計(jì)中使用的原材料。使用粘合劑和添加劑可以提高不定形耐火材料的可塑性、流動(dòng)性、凝結(jié)性和高溫使用性。

 

結(jié)合劑選用耐火材料

耐火材料組合劑有60多種，組合機(jī)制不同。在耐火材料的生產(chǎn)中，組合劑的選擇應(yīng)根據(jù)耐火材料本身的材料、成型或施工方法和材料使用性能的要求進(jìn)行合理的選擇。具體選擇應(yīng)遵循以下三點(diǎn)：

①材料匹配原則中選擇的粘合劑應(yīng)適應(yīng)所使用的耐火原料的性能。如果硅酸鋁和剛玉不燃燒耐火產(chǎn)品，可選擇磷酸鹽。磷酸二氫鋁。硫酸鋁等酸性粘合劑；鎂。鎂鋁或鋁鎂。鎂鉻等堿性或弱堿性不燃燒耐火產(chǎn)品應(yīng)選擇堿性粘合劑，如水玻璃。三聚磷酸鈉。六部分磷酸鈉等。；含碳或碳化硅不燃燒耐火產(chǎn)品可選擇瀝青。酚醛樹(shù)脂和其他碳素粘合劑。

②產(chǎn)品是否經(jīng)過(guò)燒成機(jī)壓或搗成型的燒成耐火產(chǎn)品，可選用臨時(shí)結(jié)合劑，

如紙漿廢液、糊精、羥甲基纖維素、淀粉等；機(jī)壓或搗碎的不燒制品應(yīng)選用性粘合劑。

③除了材料匹配。除了滿(mǎn)足終性能的要求外，還應(yīng)考慮施工方法的適應(yīng)性，即粘合劑的硬化方法。硬化時(shí)間對(duì)材料流變性、滲透性、粘結(jié)性和鋪裝性的影響。

澆筑材料應(yīng)選能產(chǎn)生水化結(jié)合、化學(xué)結(jié)合或凝聚結(jié)合的結(jié)合劑，如硅酸鋁。剛玉澆注料可選用鋁酸鈣水泥、磷酸或磷酸二氫鋁加硬化劑、水玻璃加氟硅酸鈉硬化劑、氧化物超微粉加分散劑、延遲硬化劑等作為結(jié)合劑；可塑料和搗碎料應(yīng)選用氣硬性能產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合、凝聚結(jié)合或粘結(jié)結(jié)合劑，如硅酸鋁可塑料可選用磷酸二氫鋁、硫酸鋁和粘土作為結(jié)合劑；噴射料應(yīng)選用能產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合或水化結(jié)合的結(jié)合劑，如堿性(鎂)噴涂料可選用聚磷酸鈉(三聚磷酸納或六偏磷酸鈉)和羥甲基纖維素作為結(jié)合劑，也可選用鋁酸鈣水泥作為結(jié)合劑(用于冷態(tài)噴涂)，而硅酸鋁噴涂或噴涂料可選用純鋁酸鈣水泥、固態(tài)磷酸二氫鋁、固態(tài)水玻璃等。

不定形耐火材料可根據(jù)主要原材料類(lèi)型、組合方法和施工方法進(jìn)行分類(lèi)，品種繁多。常用粘合劑的性能直接影響其常溫、常溫、中溫、高溫性能等。不同的材料有不同的組合方法和粘合劑。

 

不定形耐火材料澆注料的三種組合

水泥結(jié)合。

物理化學(xué)作用直接發(fā)生在水泥水化產(chǎn)物之間；

水化產(chǎn)品與硅灰、鍛高嶺土微粉、煅燒氧化鋁微粉等具有火山灰活性物質(zhì)表面物理化學(xué)作用的結(jié)合。

化學(xué)結(jié)合

結(jié)合劑與耐火材料的反應(yīng)；

復(fù)合產(chǎn)生的上述兩種方法的結(jié)合。

 

凝結(jié)結(jié)合

指微粉凝結(jié)產(chǎn)生的組合。凝結(jié)結(jié)合有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):增加固相體積，減少液相體積，降低氣孔率，提高微粉之間的粘結(jié)力。這或多或少與水泥結(jié)合有關(guān)。

 

如何按組合方式對(duì)不定形耐火材料進(jìn)行分類(lèi)？

不定形耐火材料的結(jié)合劑可分為水合結(jié)合、化學(xué)結(jié)合、陶瓷結(jié)合、粘合結(jié)合和凝聚結(jié)合。

（1）水合結(jié)合：使用的結(jié)合劑包括鋁酸鈣水泥、硅酸鹽水泥、β-A2lo3等。水合結(jié)合是在室溫下水化反射產(chǎn)物的幫助下產(chǎn)生的。

水結(jié)合的膠結(jié)材料在室溫下需要一定的時(shí)間進(jìn)行水化反應(yīng)，因此有一定的凝結(jié)和硬化時(shí)間。這種材料主要用作熔鋁爐耐火澆筑材料的粘合劑。

（2）化學(xué)結(jié)合:使用的結(jié)合劑包括磷酸鹽或磷酸鹽(添加或不添加硬化劑)、硅酸鈉或硅酸鉀(添加或不添加硬化劑)、酚醛樹(shù)脂添加硬化劑等。它們是通過(guò)粘合劑與耐火材料(氧化物骨料)或粘合劑與硬化劑在室溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或加熱時(shí)或加熱時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生新的化合物或聚合物(縮合)交聯(lián)，所以有的還含有聚合結(jié)合。

加入硬化劑時(shí)，化學(xué)結(jié)合劑主要用作熔鋁爐耐火澆注料的結(jié)合劑，不加入硬化劑時(shí)，可作為塑料和涂料的結(jié)合劑。

 

(3)陶瓷組合:或低溫?zé)Y(jié)組合，是在不定形耐火材料中加入能降低燒結(jié)溫度的添加劑或金屬粉末，以大大降低液相溫度，促進(jìn)低溫下固-液體反應(yīng)，形成低溫?zé)Y(jié)組合。使用的低溫?zé)Y(jié)添加劑包括一些硼酸鹽、氟化物、硼、鈉玻璃等。金屬粉末包括SialMMg等粉末。燒結(jié)添加劑的使用是在500-1000℃的低溫下，首先產(chǎn)生粘性液相，將骨料顆粒粘結(jié)在一起，然后隨著溫度的升高，依靠液-固體之間的高溫化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生熔化溫度較高的化合物，如在剛玉干振動(dòng)料中加入少量硼酐，硼酐在577℃熔化產(chǎn)生粘性液腥，然后與a-a2lo3發(fā)生液-固反應(yīng)產(chǎn)生熔化溫度較高的化合物2a2lo32b2o3(不一致熔化溫度103℃).9a2lo3(不一致熔化溫度1950℃)。

該組合劑主要用作干式振動(dòng)料的組合劑，干式振動(dòng)料可用作感應(yīng)爐內(nèi)襯和高溫熔融流槽、容器等內(nèi)襯。

 

（4）粘結(jié)：粘結(jié)（粘結(jié)）粘結(jié)劑多為糊精、糖蜜、阿拉伯膠、紙漿廢液、甲基纖維素、瀝青聚乙烯乙烯基聚合物、酚醛樹(shù)脂等有機(jī)組合劑，部分為臨時(shí)組合劑，高溫處理后燃燒，部分為組合劑，高溫處理后碳化形成碳組合，部分無(wú)機(jī)組合劑具有磷酸二氫鋁、水玻璃等粘結(jié)作用。

粘結(jié)結(jié)合劑多用作耐火泥漿、涂料、噴涂料和搗碎料的結(jié)合劑，含碳和碳化硅不定形耐火材料多用于這種結(jié)合劑。

(5)凝聚結(jié)合:粘土微粉、氧化物超微粉(SiO2.A2lO3.TiO2.Cr2O3等)可產(chǎn)生凝聚結(jié)合的材料。).硅溶膠.鋁溶膠和磚鋁溶膠，凝聚結(jié)合是通過(guò)顆粒(膠體顆粒)相互吸引密切接觸，在范德華力的幫助下結(jié)合在一起，但須添加凝聚劑使膠體顆粒凝結(jié)和結(jié)合。

冷凝材料主要用作熔鋁爐耐火澆注料的結(jié)合劑，也可用作耐火搗打料、涂料等的結(jié)合劑。

 

陶瓷結(jié)合不定形耐火材料的原理

陶瓷結(jié)合不定形耐火材料，主要是工藝加工，使某些氧化物(SiO2、Al2O3等)的高濃度泥漿具有粘結(jié)性能。確定離子電位值高的氧化物與水形成高濃度泥漿，隨水的排除而凝結(jié)，

由于高濃度泥漿硬化產(chǎn)品具有較大的強(qiáng)度，硅氧烷結(jié)合形成。在高濃度泥漿+氧化物填料系統(tǒng)中，填料表面原子參與凝結(jié)反應(yīng)，泥漿與填料形成相同的鍵合。泥漿與填料接觸也有氫鍵，以增強(qiáng)泥漿的粘結(jié)性能。發(fā)生了所謂的冷燒結(jié)。如果形成和干燥的陶瓷半成品（填料+泥漿），在液體介質(zhì)（堿、酸、鹽等）中保持健康，根據(jù)陶瓷成分的化學(xué)活性，然后干燥或水熱處理，但也增加內(nèi)聚強(qiáng)度。根據(jù)處理形式，陶瓷的孔隙率及其化學(xué)成分與原半成品相比沒(méi)有太大變化（或?qū)嶋H上沒(méi)有變化）。該陶瓷的使用強(qiáng)度（在許多情況下與材料項(xiàng)目相比）是加強(qiáng)化學(xué)活性接觸（加強(qiáng)化學(xué)活性接觸過(guò)程）的結(jié)果。

陶瓷不定形耐火材料是一種不均勻、多分散的復(fù)合物，由50%~70%(按體積)的大顆粒(大塊)陶瓷骨料組成，顆粒之間的孔隙由細(xì)分散的泥漿填充(填充)。不同性質(zhì)(化學(xué)成分、變態(tài)結(jié)構(gòu))的骨料和泥漿的固相可能與多孔、單顆粒和多顆粒相同。

 

陶瓷不定形耐火材料有兩種基本類(lèi)型——定位堅(jiān)硬的骨架(骨料顆粒直接接觸)和漂浮的骨架(骨料顆粒不直接接觸)。硬骨架材料的成型采用單獨(dú)堆積的方法。起初，模型填充無(wú)孔或多孔骨料，后來(lái)在骨料模型中填充泥漿。陶瓷不定形耐火材料的漂浮骨架按一般混合成型工藝進(jìn)行。

陶瓷不定形耐火材料的制備可以像不成型(搗碎型材)一樣成型(類(lèi)似陶瓷制品的成型)，不燒制。

根據(jù)陶瓷不定形耐火材料的原理，可以生產(chǎn)指定尺寸（包括大型）的大型產(chǎn)品和均勻密度。陶瓷不定形耐火材料的性質(zhì)位于燃燒和不燃燒耐火材料之間的中間。其主要區(qū)別在于體積不變性高，無(wú)坍塌強(qiáng)度。