α-Al2O3微粉和SiO2微粉浆体的动电特性和流变行为研究

研究了pH值不同时α-Al2O3微粉和SiO2微粉浆体ζ电位的变化,并分别测定了三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和FDN3种分散剂在加入量(w)为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%时对固相质量分数为20%的α-Al2O3微粉和SiO2微粉浆体ζ电位的影响,以及3种分散剂对一定质量分数的3种浆体流变特性的影响。结果表明:1)α-Al2O3微粉浆体在强酸和强碱的条件下,ζ电位的绝对值都很大,而SiO2微粉浆体只有在靠近碱性的条件下才有利于浆体的分散稳定;2)α-Al2O3微粉浆体的等电点在pH值=7.56,SiO2微粉浆体的等电点在pH值为1～2之间;3)3种分散剂能显著提高α-Al2O3微粉浆体的ζ电位,而对两种SiO2微粉浆体的作用不大;4)3种分散剂能在一定程度上改善α-Al2O3微粉浆体和SiO2微粉浆体的流变特性,加入量在0.2%左右,其中,六偏磷酸钠较好。     

六偏磷酸钠对几种浆体ζ电位、等电点和流变特性的影响

研究了六偏磷酸钠(SHP)对SiO2微粉、α-Al2O3微粉、电熔白刚玉和尖晶石细粉的水系浆体的ζ电位、等电点与流变特性的影响。结果表明:1)对于α-Al2O3微粉、电熔白刚玉细粉和尖晶石细粉的水系浆体,SHP既能提高其ζ电位绝对值,又能改变其等电点;而对于SiO2微粉的水系浆体,SHP只提高其ζ电位绝对值。2)除SiO2微粉的水系浆体外,由ζ电位与表观黏度确定的SHP最佳用量基本一致。3)SHP对浆体中的微粉和细粉粒子均起到分散稳定作用;SHP的加入使这4种浆体均从宾汉姆流体转变为近似牛顿流体。     

α-Al_2O_3微粉和SiO_2微粉复合引入对红柱石质自流浇注料性能的影响

采用特级高铝矾土熟料、红柱石、SiO2微粉及α-Al2O3微粉为主要原料,以Secar71水泥为结合剂,固定骨料与细粉质量比为65:35,且固定粉料中SiO2微粉与α-Al2O3微粉的总加入量(w)为8%,研究了仅改变两种微粉的加入比例(α-Al2O3微粉的加入量(w)分别为8%、6%、4%、2%、0,SiO2微粉相应为0、2%、4%、6%、8%)对试样的流动性、高温强度、物相组成和显微结构的影响。结果表明:当α-Al2O3微粉、SiO2微粉加入量(w)各为4%时,其流动性最佳,此时体系在高温下生成了大量的一次莫来石相,针状莫来石晶体穿插在刚玉骨架之间,使材料的常温抗折强度以及抗热震性最优。     

刚玉质自流渗浆浇注料浆体的流变特性

研究了α-Al2O3微粉加入量(15%、17%、20%、22%)、纳米α-Al2O3加入量及分散剂种类(聚羧酸酯醚FJ-I、聚丙烯酸盐FJ-II和六偏磷酸盐SHP)、加入方式(单独或复合加入)和加入量等对刚玉质自流渗浆浇注料浆体流变特性的影响。结果表明:随着刚玉质自流渗浆浇注料浆体中α-Al2O3微粉含量的增加,浆体的粘度先逐渐降低,并在α-Al2O3微粉含量为20%时粘度最小,而当α-Al2O3微粉含量达22%时,粘度又略有增大;单独加入FJ-I、FJ-II或SHP能降低不含纳米α-Al2O3浆体的粘度,但超过一定量后浆体的粘度又升高;单独使用FJ-II、SHP或FJ-I时,含纳米α-Al2O3的浆体的粘度增大;采用复合分散剂能有效地改善含纳米α-Al2O3的浆体的流变特性;对α-Al2O3微粉用量为20%、纳米α-Al2O3加入量≤1.5%的体系,采用0.3%FJ-II 1.5%FJ-I的复合分散剂,浆体粘度小且呈宾汉姆流体特征。     

SiO2微粉浆体的流变性研究

利用流变仪研究了改变SiO2微粉种类(其d50分别为0.202、3.457、5.789 um,ω(SiO2)分别为96.70%、93.64%、93.00%)、浆体中SiO2微粉的体积分数(分别为15%、20%、25%、30%)和分散剂(分别为一水柠檬酸和三聚磷酸钠)时SiO2微粉浆体流变性的差异,并定量计算了SiO2微粉浆体相应的流变参数.试验结果发现:在0-300 s<'-1的剪切采集区域内,不同条件下测得的流变曲线均符合Bingham流体模型;加入分散剂三聚磷酸钠和一水柠檬酸能明显改善SiO2微粉浆体的流变性,且两者的分散效果有所差异.     

α-Al2O3微粉对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响

以优质白刚玉、高纯富铝尖晶石和α-Al2O3微粉(d50为4.596μm和2.148μm)为主要原料制备了刚玉-尖晶石浇注料,研究了α-Al2O3微粉加入量(质量分数分别为8%、12%和16%)对刚玉-尖晶石浇注料性能的影响。结果表明:1)随α-Al2O3微粉加入量增加,浇注料基质的流动性能提高;α-Al2O3微粉粒度较细时基质的流动性较好,而α-Al2O3微粉较粗时基质的流动性变差。2)增加α-Al2O3微粉加入量,刚玉-尖晶石浇注料的密度增加,强度明显提高,抗渣侵蚀性和抗渣渗透性明显改善,但α-Al2O3微粉加入过多时其抗热震性变差。α-Al2O3微粉的合适加入量为12%。3)与钢包渣相比,LF渣对刚玉-尖晶石浇注料的侵蚀性较大。4)采用优质电熔白刚玉、电熔尖晶石和α-Al2O3微粉,能够生产出性能优良的刚玉-尖晶石浇注料。     

SiO_2微粉加入量对ρ-Al_2O_3微粉结合刚玉浇注料的影响

在ρ-Al2O3微粉结合刚玉浇注料中分别加入2%和5%的SiO2微粉,制成40 mm×40 mm×160 mm的试样,分别经110℃24 h、1 200 ℃ 3 h和1 500℃3 h热处理后,测定试样的常温抗折强度;在上述配比的基础上去掉其中的骨料,制成15 mm×15 mm×55 mm的基质试样,分别经110℃24 h、1 200℃1 h和1 500℃1 h热处理后,采用扫描电镜分析试样的显微结构.结果表明:1)加入SiO2微粉可以显著提高ρ-Al2O3微粉结合刚玉浇注料在110℃24 h、1 200℃3 h和1 500℃3 h条件下热处理后的常温抗折强度,SiO2微粉加入量以2%(w)为佳;2)SiO2微粉水化后形成网状絮凝结构以及在中高温处理过程中SiO2微粉与ρ-Al2O3微粉反应生成莫来石,是导致含SiO2微粉的ρ-Al2O3微粉结合刚玉浇注料常温抗折强度增大的原因.     

α-Al2O3微粉加入量对刚玉干式捣打料性能的影响

为了提高感应炉用刚玉炉衬的服役寿命,以棕刚玉、电熔镁砂、α-Al2O3微粉为原料制备了刚玉干式捣打料,并研究了α-Al2O3微粉加入量(其质量分数为0、1%、2%和3%)对刚玉干式捣打料性能的影响。研究结果表明:经1 600℃热处理后,随着α-Al2O3微粉的增多,刚玉干式捣打料的加热永久线变化呈先减小后增大趋势,体积密度增大,显气孔率相应减小,耐压强度先减小再增大;α-Al2O3微粉加入量为2%(w)时试样的加热永久线变化相对较小,耐压强度减小到22.8 MPa。XRD和SEM分析表明:经1 600℃3 h烧后捣打料中的α-Al2O3微粉反应生成了粒状镁铝尖晶石,晶粒尺寸较小,且分布均匀,有助于捣打料致密度的提高。     

再生微粉和石灰石粉对水泥浆体流变性能的影响

本文基于流变学原理研究了10%、20%和30%的再生微粉和石灰石粉对水泥浆体扩展度、屈服应力和塑性黏度等流变性能的影响,并进一步研究了不同体系的Zeta电位,阐明再生微粉和石灰石粉掺量对水泥浆体流变性能的影响机理。结果表明：再生微粉和石灰石粉对水泥浆体流变性能有着显著的影响;随着再生微粉掺量增加,浆体的屈服应力和塑性黏度先增加后减小,而石灰石粉体系则表现为随着掺量的增加,浆体的屈服应力和塑性黏度先减小后增加,这主要与再生微粉和石灰石粉体系的Zeta电位有关。     

刚玉质自流浇注料流变性和流动性的关系

以电熔白刚玉、SiO2微粉、α-Al2O3微粉、纯铝酸钙水泥和Alphabond为原料配制刚玉质自流浇注料,用全组分浇注料流变仪和L型流动性测试装置,研究了不同种类和加入量的微粉(加入SiO2微粉质量分数6%～8%或α-Al2O3微粉质量分数1%～4%)、1%～4%的结合剂(纯铝酸钙水泥或Alphabond)对自流浇注料流变性和流动性的影响。结果表明:(1)随着SiO2微粉和α-Al2O3微粉加入量的增加,刚玉质自流浇注料的剪切扭矩和相对塑性黏度下降;自流值随SiO2微粉加入量的增多而增大。(2)水泥加入量的变化对刚玉质自流浇注料流变性和流动性的影响很小;随Alphabond加入量的增加,剪切扭矩和相对塑性黏度显著增大,而自流值呈增大的趋势。(3)刚玉质自流浇注料的流变性与流动性之间存在一定的关系:相对塑性黏度与自流时间T30有较好的线性相关性,而与自流值无明显关联。     

SiO2微粉和Al2O3微粉加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以莫来石M45(10～5mm,5～3mm)、电熔莫来石(3～1mm,≤1mm)作骨料,刚玉粉(≤0.074mm)、电熔莫来石粉(≤0.074mm)、纯铝酸钙水泥、Al2O3微粉(d50=2.11μm)和SiO2微粉(d50=1.07μm)作基质,制备了脱硫枪用莫来石-刚玉浇注料,并分别研究了SiO2微粉加入量(分别为2%、3%、4%、5%)和Al2O3微粉加入量(分别为2%、4%、6%)对浇注料体积密度、显气孔率、强度、烧后永久线变化率、抗热震性和抗渣性的影响。结果表明:仅加入SiO2微粉时,随着其加入量在2%～5%范围内增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度提高,显气孔率降低,强度增加,抗渣性变好,但抗热震性变差;在加入3%SiO2微粉的基础上再加入2%～6%的Al2O3微粉时,浇注料的各项性能随Al2O3微粉增加没有明显改善,但均比仅加入3%SiO2微粉时有明显改善。     

ρ-Al2O3加入量对莫来石-刚玉浇注料性能的影响

以烧结莫来石(w(Al2O3)>45%)、电熔莫来石(w(Al2O3)>70%)、刚玉(w(Al2O3)>99%)、α-Al2O3微粉(w(Al2O3)>99.5%)、SiO2微粉(w(SiO2)>92%)、ρ-Al2O3微粉(w(Al2O3)>83.0%)等为主要原料,制备了莫来石-刚玉浇注料试样,经110℃24 h、1 000℃3 h和1 400℃3 h处理,研究了ρ-Al2O3加入量(w)分别为1%、2%、3%、4%和5%对莫来石-刚玉浇注料性能的影响。结果表明:随着ρ-Al2O3加入量的增加,莫来石-刚玉浇注料的体积密度下降,显气孔率增大,抗热震性和抗渣性逐渐变好。110℃24 h处理后强度逐渐增大;1 000℃和1 400℃处理后强度和永久线变化率则是先增加后减小,当ρ-Al2O3加入量为2%时达最大;试样的高温抗折强度先增加后减小,以ρ-Al2O3加入量为3%时最大。     

SiO2微粉加入量对Al2O3-SiC-Al耐火材料性能的影响

以电熔白刚玉、SiC粉、α-Al2O3微粉、Al粉和SiO2微粉为主要原料,以有机硅树脂作结合剂,制备了Al2O3-SiC-Al复合材料。借助差热分析、XRD、SEM等方法研究了SiO2微粉加入量(分别为0、2%、4%、6%)对分别于300℃、500℃、800℃、1100℃、1300℃和1600℃保温3h处理后试样的烧结性能、物相组成和显微结构等的影响。结果表明:随着SiO2微粉加入量的增加,试样的强度逐渐升高,体积密度增大,显气孔率降低,并在SiO2加入量为4%时试样的物理性能达到最好;加入的SiO2微粉不仅能降低Al与周围空气中氧的反应,且与Al反应生成的Si能改善Al与SiC的润湿性,提高材料的结合能力。     

SiO2微粉加入量对Al2O3-SiC-C出铁沟浇注料性能的影响

采用高铝矾土(8～5 mm)、棕刚玉(8～5、5～3、3～1 mm)、SiC(≤1、≤0.044 mm)、致密刚玉(≤1、≤0.044 mm)为主要原料,固定SiO2微粉和白泥的总加入量(w)为2.5%,研究了SiO2微粉加入量(其质量分数0、1%、1.5%、2%、2.5%)对Al2O3-SiC-C浇注料性能的影响。结果表明:试样在1 100、1 500℃分别保温3 h处理后,随着SiO2微粉加入量的增加即白泥加入量的降低,其加热永久线变化逐渐减少,显气孔率呈现先增大后降低的趋势,体积密度的变化趋势与显气孔率的正好相反,常温抗折强度及高温(1 450℃0.5 h)抗折强度呈现先增大后降低的趋势;当SiO2微粉加入量(w)为1.5%时,试样热震后的残余强度最大,SiO2微粉加入量(w)为2%的试样的强度保持率最低;在SiO2微粉加入量(w)为2%时,材料的抗渣侵蚀性能最好,继续增大SiO2微粉含量,抗渣侵蚀性能下降。综合各方面的因素,SiO2微粉和白泥复合使用时,SiO2微粉加入量(w)为2%左右,白泥加入量(w)为0.5%左右时,Al2O3-SiC-C快干浇注料具有最佳的综合性能。根据试验结果制备的快干浇注料在莱钢750 m3单铁口高炉铁沟使用,在未经任何修补的情况,主沟一次通铁量达到14万t。     

α-Al2O3微粉加入量对镁铬材料性能的影响

为了提高RH精炼炉用镁铬质耐火材料的使用寿命,以质量分数为80%的电熔镁铬砂(粒度为3~1、≤1、≤0.088 mm)和20%的印度铬矿砂(粒度为≤1和≤0.074 mm)为基础配方,分别用质量分数为2%、4%、6%的活性α-Al2O3微粉(d90=5.376μm)等量取代电熔镁铬砂细粉,外加4%质量分数的亚硫酸纸浆废液为结合剂,经混练、成型、干燥后,分别经1 500、1 600、1 650、1 700和1 750℃热处理,然后检测试样的常温抗折强度、常温耐压强度、烧后永久线变化率、显气孔率、体积密度、高温抗折强度和抗渣性能。结果表明:1)加入α-Al2O3微粉能明显提高试样的常温抗折强度;2)随着α-Al2O3微粉加入量(w)从4%增加到6%,试样的高温抗折强度增加;3)加入6%(w)α-Al2O3微粉可以降低试样的显气孔率,提高其致密度,进而提高试样的综合性能。     

α-Al2O3微粉和水泥对刚玉质自流浇注料性能的影响

研究了α-Al2O3微粉和纯铝酸钙水泥的加入量对刚玉质自流浇注料性能的影响.结果表明α-Al2O3微粉和水泥的加入量分别为6%和4%(质量分数,下同)时,基质料泥浆具有较低的粘度,可获得低加水量(4.5%)、高流动度(105%)、性能良好的刚玉质自流浇注料.     

二氧化硅和氧化铝微粉加入量对MgO基浇注料流变性的影响

采用电熔镁砂颗粒作骨料,电熔镁砂粉、电熔白刚玉粉、Al2O3微粉和SiO2微粉作基质料,固定骨料与基质料质量比为65:35,且固定基质料中Al2O3微粉与SiO2微粉的总加入量为8%,改变两种微粉的加入比例(Al2O3微粉的加入量分别为8%、6%、4%、2%、0,SiO2微粉的相应为0、2%、4%、6%、8%),分别加6.4%的水制成MgO基浇注料,并采用浇注料流变仪研究了Al2O3微粉与SiO2微粉的加入量对浇注料流变性(扭矩、流动阻力和粘度)的影响。研究结果表明:随着SiO2微粉加入量的增加,浇注料的扭矩、流动阻力和粘度呈降低趋势,但SiO2微粉加入量超过4%后变化很小。     

热风炉管道用Al_2O_3-SiO_2浇注料性能的影响因素

为了提高热风炉管道用浇注料的使用寿命,以矾土均化料、红柱石颗粒和细粉、白刚玉细粉、纯铝酸钙水泥、SiO2微粉、α-Al2O3微粉、硅溶胶等为原料制备了热风炉管道用Al2O3-Si O2浇注料,并研究了SiO2微粉加入量、骨料类型、水泥加入量以及用硅溶胶作结合剂对浇注料性能的影响。结果表明:1)随着SiO2微粉加入量的增加,热处理后试样的常温抗折强度和常温耐压强度逐步增加,烧后收缩增大,体积密度先增加后降低,综合考虑,SiO2微粉的适宜加入量为4%(w);2)以矾土为骨料的试样具有较高的常温强度和较好的体积稳定性,但以红柱石为骨料时的抗热震性更好;3)结合系统含硅溶胶时,加入纯铝酸钙水泥能降低浇注料的烧后线变化,稍微提高常温强度和抗热震性,而加入柠檬酸则降低试样的抗热震性。     

分散剂对Al2O3微粉-水和SiO2微粉-水体系性能的影响

分别采用D50=4.865μm、Al2O3含量为98.88%的Al2O3微粉和D50=0.474μm、SiO2含量为90.54%的SiO2微粉为原料,以三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和树脂型表面活性剂为分散剂,分别加水后制备了不同分散体系的悬浮液。研究了不同分散剂及其加入量(分别为0.015%、0.03%、0.05%、0.1%、0.15%、0.3%、0.5%、1.0%)对Al2O3微粉-水和SiO2微粉-水体系的ζ电位、电导率和pH值的影响。结果表明:对于Al2O3微粉悬浮液,无机分散剂优于有机分散剂,三聚磷酸钠优于六偏磷酸钠,三聚磷酸钠的最佳加入量为0.1%;对于SiO2微粉悬浮液,无机分散剂和有机分散剂的分散效果基本相近,三聚磷酸钠最佳加入量为0.1%,六偏磷酸钠最佳加入量为0.15%,而有机分散剂的加入量却为0.5%;电导率的大小与分散剂的加入量成正比,与悬浮液的稳定性无直接关系。     

MgO浆体的动态流变特性研究

为了通过调控MgO的水化反应而制备以其为结合剂的高性能无水泥浇注料,采用动态流变中小振幅振荡法测定了MgO浆体的流变特性,并分别研究MgO、SiO2微粉、ρ-Al2O3和加0.3%(w)外加剂(硼酸、柠檬酸、醋酸)的MgO浆体中水化产物的微观网络结构形成历程。结果表明:MgO浆体的储能模量G'随着时间t的增长而先增大后趋于稳定,G'-t曲线变化规律反映MgO水化后的网络结构形成的动态过程,G'突变点为MgO水化后的网络结构的形成点;SiO2微粉水化产物最早形成微观网络结构,MgO和ρ-Al2O3水化产物形成微观网络结构的强度明显好于SiO2微粉;外加剂硼酸和醋酸明显提高了MgO水化产物微观网络结构的形成速度和强度。