磷酸類耐火可塑料系由磷酸和磷酸鹽配制的耐火可塑料。其特點(diǎn)是高溫性能比較好,但成本較高,保存期較短。因此,該類結(jié)合劑常與硫酸鋁溶液共同使用,以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。
磷酸類硅酸鋁質(zhì)耐火可塑料,其強(qiáng)度變化特征是,隨著加熱溫度的升高而增加,高溫強(qiáng)度到1200℃后則急劇下降。
磷酸類耐火可塑料的磷酸溶液密度為1.20~1.30g/cm3,用量為9%~11%,復(fù)合使用時(shí)的用量為5%~6%,而磷酸鋁溶液密度為1.23~1.28g/cm3,用量為5%~7%。固體磷酸鋁和六偏磷酸鈉,其用量為2%~6%;外加劑有抑制劑草酸等,其用量為1.0%左右。保存劑用糖蜜等,密度約為1.2g/cm3時(shí),其用量為1.0%~1.5%。還有木質(zhì)素磺酸鈣和淀粉等,其用量分別為0.5%和0.5%~1.0%。
磷酸類耐火可塑料的配合比;耐火骨料為50%~60%,耐火粉料為25%~35%,軟質(zhì)黏土10%~15%,化學(xué)結(jié)合劑9%~13%;在生產(chǎn)時(shí),采用磷酸結(jié)合劑時(shí),先用其用量的60%與耐火骨料、粉料和軟質(zhì)黏土混煉,然后困料1~3d。二次混煉時(shí),摻加外加劑和余下的結(jié)合劑,混煉均勻,即可進(jìn)行下道工序。當(dāng)用復(fù)合化學(xué)結(jié)合劑時(shí),一般先用硫酸鋁溶液混料,困料后再用磷酸類結(jié)合劑混煉。應(yīng)當(dāng)指出,二次拌料稱量的質(zhì)量,系指干料質(zhì)量,否則添加的外加劑,將會(huì)發(fā)生誤差。
磷酸類硅酸鋁質(zhì)耐火可塑料的主要性能,見表1-1。從表中看出,烘干耐壓強(qiáng)度較高,1400℃燒后耐壓強(qiáng)度為35~42MPa。1400℃高溫抗折強(qiáng)度約為1.0MPa。另外,1350℃高溫抗折強(qiáng)度為2.1~3.3MPa。這說(shuō)明,因含軟質(zhì)黏土,高溫下液相量多,致使高溫強(qiáng)度較低。
表1-1硅酸鋁質(zhì)可塑料的主要性能
在有色工業(yè)窯爐中,鎂鉻質(zhì)和鋁鉻質(zhì)耐火可塑料應(yīng)用較多,也有一定的使用效果。其耐火骨料有鎂鉻尖晶石、鎂鉻磚塊和鋁鉻渣等,耐火粉料材料與骨料相同,有時(shí)摻加剛玉粉和鉻鐵礦粉等。軟質(zhì)黏土與前述相同,采用磷酸、六偏磷酸鈉和硫酸鋁化學(xué)結(jié)合劑,外加劑為草酸與糖蜜等。該類可塑料的主要性能,見表1-2。
表1-2 鎂鉻和鋁鉻質(zhì)可塑料的性能
在耐火可塑料的生產(chǎn)和施工中,可塑性指數(shù)十分重要。即在一定的保存期內(nèi),應(yīng)保持較高的黏塑性,以便搗固施工。在國(guó)內(nèi)外,普遍采用草酸、檸檬酸作保存劑,但成本較高。采用糖蜜作保存劑,效果也比較好。五組配合比基本相同,耐火鼓勵(lì)啊和粉料用一級(jí)礬土熟料制造,采用廣西泥作結(jié)合劑,有一組摻加了武鳴黏土,細(xì)度一般為170目,有一組為50目。結(jié)合劑為硫酸鋁和磷酸或二者復(fù)合用。從圖中看出,摻加糖蜜的耐火可塑料能延長(zhǎng)保存期,與黏土種類和細(xì)度基本無(wú)關(guān)。對(duì)于磷酸和硫酸鋁復(fù)合結(jié)合劑來(lái)說(shuō),未加糖蜜的,保存2個(gè)月時(shí),可塑料指數(shù)下降約為60%,3個(gè)月時(shí)幾乎失去了黏塑性。摻加糖蜜后,保存4個(gè)月,基本上保持了要有的可塑性指數(shù),到12個(gè)月時(shí),圖中曲線3與曲線4略有下降,曲線5仍保持原有的可塑性指數(shù):低于硫酸鋁結(jié)合劑,摻加糖蜜后保存4個(gè)月,可塑性指數(shù)基本不變化,到8個(gè)月下降至15左右,仍可施工。
蜜糖中含有草酸、蘋果酸和琥珀酸等有機(jī)酸,抑制了磷酸鹽和硫酸鹽,因此延長(zhǎng)了耐火可塑料的保存期。同時(shí),賦予了結(jié)合劑與原材料間的更充分分散的潤(rùn)濕時(shí)間,使其結(jié)合性和黏塑性得到了良好的發(fā)揮,導(dǎo)致了高溫性能的改善和提高。例如,保存八個(gè)月硫酸鋁耐火可塑料,1000℃高溫耐壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度分別為86MPa和13.6MPa。復(fù)合結(jié)合劑耐火可塑料的分別為71MPa和16.9MPa,比剛生產(chǎn)時(shí)的強(qiáng)度,普遍提高了30%~60%。
在國(guó)內(nèi)外,為了解決耐火可塑料的施工復(fù)雜問(wèn)題,采用稀釋分散劑并用水調(diào)制耐火可塑料,具有良好的流動(dòng)性,可澆注料振動(dòng)施工,稱為澆注可塑料,若噴涂施工時(shí)則稱為濕式噴涂可塑料等。前者,即后來(lái)發(fā)展成為黏土結(jié)合耐火澆注料,后者應(yīng)稱為耐火噴涂料,軟質(zhì)黏土應(yīng)視為燒結(jié)劑。