叶蜡石加入量对轻质隔热耐火材料性能的影响

为解决以粉煤灰为原料制备轻质隔热砖体积密度过大的问题,利用叶蜡石、粉煤灰、苏州土为主要原料,锯末为造孔剂,通过控制叶蜡石加入量(质量分数分别为20%、30%和40%)和烧成温度(1 250、1 300、1 350和1 400℃)合成了体积密度0.89 g·cm-3的轻质隔热耐火材料,并利用XRD、SEM、导热仪等对试样进行表征。结果表明:当叶蜡石加入量为30%(w),烧成温度为1 400℃时,制备的隔热砖试样的线收缩率为6.6%,显气孔率为57%,体积密度为0.75 g·cm-3,耐压强度为2.7 MPa,在350℃时热导率为0.152~0.216 W·m-1·K-1。由此说明,通过利用叶蜡石的高温下分解生成莫来石和非晶石英相所产生的体积膨胀效应抵消坯体高温下产生的收缩,结合废弃物粉煤灰以及黏土可制备轻质隔热耐火材料。     

粉煤灰和烧成温度对矾土基轻量莫来石材料结构及性能的影响

耐火材料的轻量化是高温工业节能的重要方向。以三级生矾土和粉煤灰为主要原料，采用原位分解法制备轻量M60莫来石材料，研究在不同烧成温度下粉煤灰对轻量M60莫来石材料结构与性能的影响。结果表明：在1 400、1 500℃烧成温度下，粉煤灰的引入使材料的体积密度降低，总气孔率增加，耐压强度大幅提升；引入粉煤灰的试样1 500℃烧成后导热系数有明显下降。当烧成温度达到1 600℃时，粉煤灰的引入使材料的总气孔率减小，体积密度略有增加，导热系数明显增加。此外，粉煤灰的引入会降低材料的荷重软化温度。引入34.0%(质量分数)粉煤灰后，所制备莫来石材料的体积密度降低了8%～13%,总气孔率增加了23%～37%;经1 500℃烧成后，材料耐压强度达到(122.6±2.2) MPa, 1 000℃测试时的导热系数仅为0.616 W/(m·K)。     

硅线石含量对轻质莫来石-刚玉耐火材料的显微结构与性能的影响

以多孔球形莫来石为骨料,板状刚玉细粉、硅线石和粘土为基质,经1400 ℃、1500 ℃和1600 ℃保温3 h烧成,制备了四组轻质莫来石-刚玉耐火材料.采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对试样的物相组成和显微结构进行表征,研究了烧成温度及硅线石含量(4%、6%、8%和10%)对试样常温物理性能和显微结构的影响.结果表明:(1)当硅线石含量不变时,随着烧成温度的升高,试样的显气孔率逐渐减小,体积密度逐渐增大,线收缩率逐渐增加,常温耐压强度先降低后升高;(2)当硅线石的含量从4%增加到8%时,经1400 ℃烧后,试样的显气孔率和体积密度变化不大,当硅线石含量超过8%时耐压强度显著下降;经1600 ℃烧后,随硅线石含量的增加,试样的体积密度减小,强度降低,线收缩率也由2.5%减小到1.5%;(3)当硅线石含量为6%、烧成温度为1400 ℃时,试样的线收缩率为0.86%,耐压强度为36.1 MPa,热导率为0.249 W/(m·K)(300 ℃),试样基质中气孔的d50为46.7 μm.     

多孔镁基镁铁铝复合尖晶石耐火骨料的合成机理

多孔骨料是对耐火材料进行轻量化设计的关键。以轻烧菱镁矿、氢氧化铝和铁红为原料,采用原位分解合成法,成功制备了多孔镁基镁铁铝复合尖晶石耐火骨料,在分析烧成温度(1 000～1 600℃)对显微结构与强度影响的基础上,研究了多孔骨料的合成机理。研究表明：当烧成温度为1 000～1 300℃时,试样内气孔来自微颗粒内和微颗粒之间,基本没有颈部连接;当烧成温度升高到1 400～1 600℃时,微颗粒内气孔合并长大、迁出,颈部显著长大,强度提高;镁铁铝复合尖晶石的形成过程分为2步,一是在氢氧化铝假象表面生成MgAl₂O₄后,再与Fe³⁺反应生成环状镁铁铝复合尖晶石,二是在MgO位置生成MgFe₂O₄,再与Al³⁺反应生成粒状和条状镁铁铝复合尖晶石;当烧成温度为1 550℃时,试样具有优异的综合性能,其显气孔率为24.4%,中位孔径为25.89μm,导热系数为2.79 W/(m·K)(1 000℃),耐压强度为74.4 MPa,与市售烧结镁砂相比,导热系数降低了64....     

发泡法制备硅藻土多孔陶瓷及性能研究

为了改善多孔陶瓷的隔热性能,以工业硅藻土为原料,Isobam-104为分散剂和结合剂,羧甲基纤维素钠为稳泡剂,十二烷基硫酸三乙醇胺为发泡剂,通过发泡注浆成型工艺制备了硅藻土多孔陶瓷,并研究了烧成温度(分别为1 100、1 150、1 200和1 250℃)对其性能的影响。结果表明:随着烧成温度的提高,所制备多孔陶瓷的显气孔率逐渐降低,耐压强度逐渐增大;当烧成温度为1 100℃时,多孔陶瓷的显气孔率和耐压强度分别为84.5%和1.11 MPa;当烧成温度增至1 200℃时,试样的显气孔率和耐压强度分别为83.4%和2.01 MPa,其在200℃下的热导率为0.105 W·m~(-1)·K~(-1),具有较好的隔热性能。综合考虑硅藻土多孔陶瓷的各项性能认为,其最佳烧成条件为1 200℃保温2 h。     

用粉煤灰和菱镁矿低温制备堇青石质多孔材料

在粉煤灰中添加不同比例菱镁矿,于1 200、1 250℃和1 300℃烧成温度下制备出堇青石质多孔耐火材料。研究表明：菱镁矿在烧成过程中于700℃分解产生CO2,起到造孔剂和发泡剂的作用,分解生成的MgO将与粉煤灰中的Al2O3、SiO2反应生成堇青石;随着菱镁矿添加量的增加,粉煤灰中Al2O3和SiO2与MgO的反应更完全,主要生成堇青石和少量镁橄榄石;当菱镁矿添加量过多时,新生成的MgO与粉煤灰中SiO2反应,产生液相过多,造成部分气孔封闭,使得烧成后试样的显气孔率随菱镁矿添加量的增加呈先增加后减小的趋势。优化烧成工艺条件为1250℃并保温3h,当菱镁矿添加量为15%（质量分数）时,制备出显气孔率达48%、孔径为20～40μm、体积密度为1.27g/cm3、抗压强度为38MPa、抗折强度为29MPa的堇青石质多孔材料。     

高铝瓷组成、结构与力学性能随烧成温度的演变

在配方和原料一定的情况下，高铝瓷的组成、结构与性能在很大程度上取决于烧成制度。本文系统研究了高铝瓷物相组成、微观结构和力学性能随烧成温度的变化，并分析了原因。结果表明，随着烧成温度从1 160℃升高到1 310℃,瓷件中发生熔解的刚玉和石英颗粒增加，内部刚玉相含量从37.85%(质量分数，下同)下降到35.02%,石英相含量从7.60%下降到1.94%,熔解的刚玉和部分石英以莫来石形式析出，瓷件内部莫来石含量从7.49%升高到11.41%。随着烧成温度从1 160℃升高到1 280℃,瓷件内部玻璃相含量从47.06%提高到51.63%,瓷件真气孔率从12.50%下降到5.59%,但是当烧成温度达到1 310℃时，瓷件过烧，内部真气孔率增加到6.99%。当烧成温度为1 160℃时，瓷件生烧，存在开口气孔，瓷件弯曲强度仅151 MPa;当烧成温度增加到1 190℃,弯曲强度达最大值181 MPa;随着烧成温度继续升高到1 310℃,瓷件内部总晶相含量从52.94%下降到48.37%,瓷件内部起弥散增强作用的晶相颗粒减少，瓷件强度从181 MPa逐渐降至158 MPa。这些研究结果对优化高铝...     

利用气化炉渣制备轻质隔热墙体材料的研究

以气化炉渣为原料,采用挤出成型法,通过力学性能测试、物相组成和显微结构分析,研究了烧成温度和结合剂添加量等工艺条件对制备的轻质隔热墙体材料性能的影响。结果表明:烧成试样的矿物相为钙长石、石英、赤铁矿和莫来石;1000℃烧成时,添加20%(质量分数,下同)粘土可制备出体积密度为1.00 g/cm3、导热系数为0.19W/(m·k)和耐压强度为5.3 MPa的轻质烧结自保温墙体材料;添加30%粘土可制备出体积密度为1.20 g/cm3、导热系数为0.23 W/(m·k)和耐压强度达20.1 MPa的烧结自保温可承重墙体材料;添加40%粘土可制备出体积密度为1.18 g/cm3、导热系数为0.26 W/(m·k)和耐压强度达16.6 MPa的烧结自保温可承重墙体材料。     

粉煤灰合成钙长石多孔陶瓷的结构与性能

以高钙粉煤灰为主要原料,通过添加造孔剂,采用高温固相烧结法合成出钙长石多孔陶瓷。考察了烧成制度和造孔剂含量对多孔陶瓷显气孔率及抗折强度的影响。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了多孔陶瓷的物相组成和微观结构。结果表明:提高烧成温度和延长保温时间会降低多孔陶瓷的显气孔率,增强其抗折强度;增加造孔剂含量会导致显气孔率升高,但过量添加反而造成显气孔率下降。当烧成温度为1 140℃、保温时间为90 min、造孔剂含量为35%(质量分数)时,多孔陶瓷具有较高的显气孔率和抗折强度(分别达到58.05%和9.41 MPa)。多孔陶瓷的主晶相为钙长石,孔径分布为数微米到150μm。     

烧成温度和成孔剂掺量对烧结制备保温材料性能的影响

本文对利用新疆页岩加入兰炭成孔剂制备的烧结保温材料的各项性能进行研究.首先对原料的理化指标进行实验分析,分析结果为:新疆页岩的化学成分适宜制备烧结保温砌块,页岩烧成温度范围为850 ～ 1050℃,最佳烧成温度为950℃.其次,向页岩中添加不同比例的兰炭成孔剂,在不同温度下烧成,测试其抗压强度、体积密度及显气孔率.结果表明:随着烧成温度的升高,试样抗压强度增大,体积密度增加,显气孔率降低;随着成孔剂掺量的增加,试样抗压强度下降,体积密度减小,显气孔率提高.当造孔剂添加量为12％,烧成湿度为1040℃时,试样抗压强度等级达到MU20,导热系数下降至0.3598 W/(m·K),比不加成孔剂降低了20％以上.SEM分析结果表明,加入成孔剂后可使试样内部产生微孔,使导热系数降低.     

添加剂对矾土干式捣打料性能的影响

以粒度3-1 mm、≤1 mm和≤0.088 mm的高铝矾土以及硼酸和氧化硼为主要原料,硅酸钠和镁砂为添加剂,手工捣打成型。将成型好的试样分别在1400℃和1500℃下保温3 h烧成,测量烧成后试样的线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度,并采用XRD分析试样的物相组成和SEM观察物相的形貌特征。结果表明:镁砂为添加剂的试样比硅酸钠为添加剂的试样具有更好的高温物理性能,且镁砂含量为1.5%时试样的线变化率小、显气孔率低、耐压强度高。试样在1400℃和1500℃时的线变化率分别为0.74%和-0.36%,显气孔率分别为25.81%和23.72%,耐压强度为44.75 MPa和66.65 MPa。试样在高温时烧结致密作用加强,线收缩率增大,生成尖晶石的固溶体具有较小的热膨胀率,同时由于生成莫来石造成的体积膨胀,使线变化率达到最低。试样内部形成刚玉-莫来石-尖晶石固溶体网络结构,提高了试样的耐压强度。高温下的尖晶石固溶体均匀的分布在液相中,提高了基质部分液相的粘度,有利于提高试样的高温性能。     

以托帕石为原料的莫来石耐火骨料的制备及其烧结机理

以澳大利亚托帕石精矿为原料,经湿法球磨、烘干后以150MPa压力压制成20×20mm的试样,再分别经1 300、1 400、1 500、1 600、1 700和1 750℃煅烧3h,通过测试试样煅烧后的线变化率、显气孔率、体积密度、吸水率和常温耐压强度,研究了煅烧温度对试样烧结性能的影响,分析了烧结机理。结果表明,试样经1 300℃煅烧3h后,托帕石完全转化为柱状莫来石晶须。随煅烧温度升高,莫来石晶须逐渐烧结;试样经1 750℃煅烧3h后,显气孔率为1.4%,体积密度为2.89g/cm3,常温耐压强度为648MPa。烧结机理分析表明:试样在1 300~1 500℃为固相烧结,烧结传质方式为体积扩散;当煅烧温度高于1 600℃时,试样中生成少量的液相,液相的存在起到烧结助剂作用,使试样致密化过程明显加快,晶粒尺寸显著增大。     

酸激发高炉渣制备钙长石轻质耐火材料

以偏高岭土和高炉渣为主要原料，PVA为稳泡剂，十二烷基苯磺酸钠为发泡剂，采用酸基地聚物凝胶成型制备钙长石质轻质耐火材料，研究了固含量、高炉渣替换量及烧结温度对轻质耐火材料合成及性能的影响。结果表明：适宜的高炉渣替换量和烧结温度对耐火材料的晶相形成及力学性能有较大影响，固含量为35wt%，其中高炉渣替换量为40.76wt%，烧结温度为1 100℃时可获得性能较好的钙长石轻质耐火材料，其气孔率为75.18%，体积密度为0.68 g/cm³，导热系数为0.18 W/m·K，抗折强度为4.95 MPa。     

利用工业废渣制备多孔吸声板材的研究

笔者以工业废渣为主要原料制备多孔吸声板材。试样配方(质量%)为:陶瓷基础料15,抛光砖废料25,钢渣25,烧滑石35,烧成温度为1 200℃时,抗折强度可达28MPa,试样的平均吸声系数为0.194,容重为2.07g/cm~3,显气孔率为27.19%。试样连通孔较多,有利于吸声,晶相主要为透辉石和钙长石。     

碱性隔热耐火材料的组成、结构与性能研究

采用Al2O3与SiO2含量较高的菱镁矿和粘土为原料制备以橄榄石、方镁石和尖晶石为主要物相的碱性隔热耐火材料.借助于XRD、SEM以及Factsage软件等方法研究了材料的相组成、显微结构与性能的关系.结果表明:该材料具有很高的常温强度,当显气孔率为55％时仍能达到40 MPa左右,同时,还具有较高的高温抗折强度与荷重软化温度.但其导热系数较高,这与气孔率较低以及方镁石等晶相的导热系数较高有关.     

蓝晶石粒度对刚玉-莫来石材料性能的影响

以粒度为2～1mm和1～0.5mm的M60莫来石为骨料,以电熔白刚玉粉以及粒度分别为0.8～0.355mm、0.355～0.088mm和<0.088mm的蓝晶石为基质料,以少量二氧化硅微粉和苏州土为结合剂,制成36mm×36mm的试样,在110℃干燥24h后,分别在1200℃、1300℃、1400℃和1500℃保温3h煅烧,然后测定烧后试样的线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度。结果表明:(1)对于在各温度下煅烧后的试样,添加粒度<0.088mm蓝晶石的试样烧后线变化率和显气孔率较添加粒度>0.088mm蓝晶石的小,体积密度和耐压强度较添加粒度>0.088mm蓝晶石的大;(2)当添加粒度<0.088mm的蓝晶石时,随着煅烧温度的升高,试样的烧后线变化率、显气孔率、体积密度和耐压强度变化较小;当添加粒度>0.088mm的蓝晶石时,随着煅烧温度的升高,试样的烧后线变化率和显气孔率迅速增大,体积密度和耐压强度迅速减小。     

蓝晶石基微孔莫来石陶瓷分离膜支撑体的制备、结构与性能研究

以蓝晶石为主要原料、γ-A12O3为辅料,采用注浆成型技术与反应烧结工艺制备出了具有针状网络结构的微孔莫来石陶瓷分离膜支撑体.系统研究了烧成温度对试样物相组成、显微结构及性能的影响,结果表明:随着烧成温度的升高,试样中莫来石的生成量增多,其形貌逐渐由针状发育成柱状,试样的性能与莫来石的生成量及形貌密切相关.针状莫来石可对基体起强韧化作用,并使气孔的有效半径微细化.在1450 ～ 1500℃,随烧成温度的升高,试样的显气孔率逐渐增大、孔径减小、强度升高.所制支撑体的体积密度为1.38～ 1.60 g,/cm3、显气孔率为46.74％ ～ 53.23％、烧后线变化率为-3.10％～2.24％、气孔孔径集中分布在1～ 20 μm、平均孔径为5.84～9.93 μm、常温耐压强度为30.1～ 37.2 MPa.     

烧成温度和成型压力对堇青石多孔陶瓷的性能影响研究

以高岭土、硅微粉和烧结镁砂为主要原料，采用模压成型法将理论配比的堇青石陶瓷粉体分别以50、60、80 MPa的压力成型为直径为30 mm的试样，将充分干燥后的试样分别在1 200、1 250、1 300、1 350℃的温度下保温2 h后，检测其常温物理性能，并进行矿物组成的表征分析。结果表明：在1 350℃的烧成温度下，当成型压力为60 MPa时，试样的成型效果和综合性能较优，即试样的耐压强度为29.54 MPa，体积密度为1.71 g·cm^-3，显气孔率为36.15%，表明烧成温度和成型压力的适当增加可促进试样的烧成和堇青石相的合成过程，为堇青石相的人工合成奠定一定的理论基础。     

纳米Al2O3对刚玉质耐火材料结构和性能的影响

在以板状氧化铝、电熔白刚玉、烧结氧化铝微粉为主要原料的刚玉质耐火材料中通过机械混合法和前驱体(铝溶胶)法引入0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%(质量分数,下同)的纳米Al2O3,混练均匀后,以180MPa的压力压制成125mm×25mm×25mm的试样,于120℃干燥12h后,在硅钼棒电炉中于不同温度(1400℃、1500℃、1600℃和1650℃)下保温4h烧成,然后测定烧成后试样的体积密度、显气孔率、常温抗折强度和高温抗折强度,并采用SEM分析烧成后试样的显微结构。结果表明:以前驱体法引入纳米Al2O3对材料性能的优化效果明显好于机械混合法;在相同的工艺条件下,加入1.5%的纳米Al2O3对提高烧成试样的体积密度、常温抗折强度和高温抗折强度作用最明显;当纳米Al2O3加入量超过1.5%时,烧成试样的强度迅速降低。     

热处理温度对钛铝酸钙-碳化硅复相材料性能及显微结构的影响

为了钛铁渣的再利用,以钛铝酸钙、碳化硅、α-Al_2O_3微粉、SiO_2微粉和V_2O_5等为原料制备莫来石晶须增强钛铝酸钙-碳化硅复相材料试样,研究热处理温度(1 400、1 450、1 500℃)对试样性能、相组成和显微结构的影响。结果表明:随着烧成温度的增加,体积密度、常温耐压强度增加,显气孔率降低。温度有利于试样的致密化,但是温度越高,试样外部的SiC氧化加重,形成的液相阻碍氧气向试样内部进入,造成较差的颗粒间结合。钛铝酸钙可与SiC氧化产生的SiO_2反应生成钙长石,且V_2O_5的引入促进了莫来石柱状晶的形成与生长。