對廢舊耐火材料的利用不僅可以減少其對環(huán)境的污染，而且可以節(jié)約生產(chǎn)原料成本。為此使用再生料替代澆注料原有配方中的原材料進(jìn)行試驗(yàn)，探討再生料替代比例對澆注料性能的影響。制得的澆注料產(chǎn)品，在鐵鉤中后段和前端使用后，耐侵蝕及耐沖刷性能與現(xiàn)用鐵溝料相近。
替代試驗(yàn)
再生料的制備
試驗(yàn)所用主要原料：88級礬土均化料顆粒，棕剛玉，97#碳化硅，活性氧化鋁微粉，純鋁酸鈣水泥、硅微粉、金屬硅粉，球狀瀝青。主要替代原料的主要化學(xué)組成如表1所示，其中ASC磚及滑板殘磚再生料均為碾壓處理后。
表1 3種替代原料(再生料)的化學(xué)組成
試驗(yàn)方案
原生產(chǎn)配比X為基礎(chǔ)試驗(yàn)方案，其中88礬土15~8mm 10%、8~5mm 18%，1~0mm 97碳化硅 7%，CA70 純鋁酸鈣水泥 3%，添加劑5.03%，硅微粉、α-氧化鋁微粉適量，保持不變。分別以ASC磚、滑板磚、剛玉澆注料替代主要原料，試驗(yàn)方案見表2。
表2 再生料替代主要原料試驗(yàn)方案
將按配方配料的各原料混勻、攪拌后，按照GB/T5302.1—2003標(biāo)準(zhǔn)要求測定澆注料的流動(dòng)值。經(jīng)振動(dòng)澆注成型為160mm×40mm×40mm的試樣，并按照YB2209標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，110℃干燥，再分別按工藝(1250℃×3h)、工藝2(1350℃×3h)、工藝3(1450℃×3h)進(jìn)行熱處理，按照GB/T2997—2000標(biāo)準(zhǔn)要求檢測試樣烘干和熱處理后的顯氣孔率、體積密度和線變化率;按照GB/T3001—2000標(biāo)準(zhǔn)要求檢測試樣的冷態(tài)抗折、耐壓強(qiáng)度、按照GB/T3002—2004標(biāo)準(zhǔn)要求檢測試樣的高溫抗折強(qiáng)度;按照GB/T8931—2007標(biāo)準(zhǔn)要求檢測試樣的抗熔渣滲透能力。
試驗(yàn)結(jié)果與討論
澆注料試樣經(jīng)熱處理后的常溫物理性能見表3、高溫物理性能見表4。
表3 澆注料試樣經(jīng)熱處理后的常溫物理性能
表4 澆注料試樣的高溫物理性能
1)對施工性能的影響。原料中有一定比例的鱗片石墨，為保證施工性能，加水量相應(yīng)增加，加水量增加后仍在控制范圍內(nèi)，施工正常。
2)對常溫耐壓強(qiáng)度、高溫抗折強(qiáng)度的影響。對比表3中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，1#、2#試樣中加入較多的石墨，在較低溫度(1250℃)下進(jìn)行處理，試塊不容易進(jìn)行充分的反應(yīng)，耐壓強(qiáng)度值低于3#試樣。當(dāng)進(jìn)行了1450℃×3h的熱處理后，由于二氧化硅微粉、球狀瀝青、黏土等物料在鱗片石墨抗氧化保護(hù)氣氛下進(jìn)行反應(yīng)，避免了氧化，促進(jìn)了各物料間的相互反應(yīng)和生成，促使2#試塊的耐壓強(qiáng)度較快提升，耐壓強(qiáng)度接近原配方試樣值。由表4可知，1#、2#試樣的高溫抗折強(qiáng)度均高于原配方試樣，高溫抗折強(qiáng)度指標(biāo)高于標(biāo)準(zhǔn)值，3#試樣的抗折強(qiáng)度同原配方強(qiáng)度值相近。
3)對澆注料變化率、顯氣孔率和體積密度的影響。對比表3中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著熱處理溫度的提高，試樣內(nèi)部開始產(chǎn)生反應(yīng)，燒后線變化率增大，2#試樣1450℃(工藝3)時(shí)出現(xiàn)了微量的彈性收縮，是受滑板再生料中含有微量未反應(yīng)的樹脂和高溫下石墨氧化燒蝕的影響，但各試樣的線變化率仍在控制范圍內(nèi);各試塊的體積密度在1450℃熱處理后均得到了微量的提高：1#、2#試塊所用的再生料中所含的細(xì)粉、微粉較多、縫隙填充密實(shí)，顯氣孔率隨溫度的提高反而升高。1#、2#試驗(yàn)方案配方首次生產(chǎn)時(shí)，采用高鋁礬土骨料為骨料，該材料在1400~1500℃時(shí)會(huì)伴隨二次莫來石的產(chǎn)生，產(chǎn)生較大的體積膨脹(約6%)，致使氣孔率增大，是由于試樣制備時(shí)加水量增多所致，但所增加的0.5%的加水量對澆注料的各項(xiàng)性能影響不大，反而有利于在高溫條件下進(jìn)行施工。
4)對抗渣性能的影響。為評估各配方的抗折性能，采用靜態(tài)坩堝試驗(yàn)法，圖1為經(jīng)過1400℃×3h熱處理后試樣的剖面圖。各試塊在坩堝內(nèi)的反應(yīng)和侵蝕只在渣液面與試樣內(nèi)壁處進(jìn)行，只發(fā)生了侵蝕，沒有滲透，渣液面處侵蝕深度為0.12~0.14mm，靜態(tài)抗渣侵蝕性能近似。
結(jié)論
再生料替代原料，加水量有一定比例的增加，但不影響澆注料的性能，滿足施工要求。
再生料不同比例替代原料，常溫強(qiáng)度下降，但各配比的常溫強(qiáng)度指標(biāo)仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)要求。
再生料替代原料對澆注料的顯氣孔率、體積密度有一定影響，但不影響澆注料的抗渣侵蝕性能。
綜合各項(xiàng)性能，再生原料的替代量在17%~27%，對澆注料各項(xiàng)指標(biāo)性能的影響可以接受，澆注料的各項(xiàng)性能仍滿足使用要求。
