基于高岭土制备轻量微孔莫来石骨料结构与性能研究

以高岭土细粉和α-Al2O3微粉为主要原料,采用原位分解法制备轻量微孔莫来石骨料,研究了铝硅摩尔比及热处理温度对轻量微孔莫来石骨料结构与性能的影响.结果表明:经过1400～1600℃热处理后,富铝莫来石试样中除主要物相莫来石相外,还残余一定量刚玉相,接近理论莫来石组成试样及富硅试样均仅检测到莫来石相;所制备的轻量骨料孔径分布主要集中于0.1 ～4 μm范围,均具有微孔结构;随着热处理温度的升高,骨料的体积密度上升,显气孔率下降,耐压强度上升;经1500℃热处理后,富铝试样体积密度为2.49 g/cm3、显气孔率为25.6％、耐压强度为146 MPa;接近理论莫来石组成试样及富硅试样体积密度均小于1.95 g/cm3、显气孔率大于38.0％,1000℃时导热系数均小于0.77 W/(m·K).     

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。     

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.     

烧成温度对钙长石隔热耐火材料显微结构与性能的影响

本工作以矾土水泥与黏土为原料,采用发泡法制备了钙长石隔热耐火材料,通过XRD、SEM和导热仪等分析了烧成温度(1 110～1 310℃)对钙长石隔热耐火材料显微结构与性能的影响,并研究了该种钙长石隔热耐火材料的合成机理。结果表明：当烧成温度为1 110～1 160℃时,体系内开始生成钙长石,但原料微颗粒间的反应并不完全,生成的液相含量较少,强度较低;当烧成温度为1 210～1 260℃时,液相含量增多,钙长石的生成速度加快,强度增大,试样具有较低导热系数;当烧成温度为1 310℃时,液相含量迅速增多,线收缩率迅速增大,试样具有较大强度,但体积密度大幅增长,气孔率降低。在1 260℃时,制得了体积密度为0.53 g/cm³、气孔率为82.6%、抗折强度为1.15 MPa、耐压强度为1.99 MPa、800℃导热系数为0.101 W/(m·K)的钙长石隔热耐火材料。     

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.     

不同掺量抛光废渣对陶瓷砖性能的影响

本文系统研究并分析了不同掺量的抛光废渣对陶瓷砖强度、吸水率、体积密度及导热系数的影响规律。研究表明:在两种烧成温度(1230℃、1175℃)下,陶瓷砖的吸水率及开口气孔率均随着抛光废渣掺量的增加而增加,且吸水率及开口气孔率变化曲线相似;陶瓷砖的体积密度、断裂模数及导热系数均随着抛光废渣掺量的增加逐渐降低;整体上,在1230℃温度下,同等抛光废渣掺量的陶瓷砖的断裂模数、体积密度及导热系数的数值均比在1175℃温度下的要小。     

烧成MgO-CaO质耐火材料的结构和性能研究

本文以22％和55％ CaO的镁钙砂作主要原料,三种配比的细粉作为基质相,石蜡做结合剂制备烧成镁钙质耐火材料.研究了烧成温度、基质组成和镁钙砂中CaO含量对MgO-CaO材料常温物理性能和荷重软化温度的影响.结果表明:(1)随着烧成温度的升高,MgO-CaO材料气孔率降低,体积密度和耐压强度增大.(2)增加基质相中镁砂粉添加量,颗粒和基质结合良好,耐压强度和荷重软化温度提高.(3)在1550℃到1650℃烧成温度范围内,高钙镁钙质材料的最佳烧成温度为1650℃,低钙镁钙质材料在1600℃烧成综合性能最好.     

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。     

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。     

铝锆碳质耐火材料的性能研究

为提高铝锆碳耐火材料的性能,研究了烧成温度对铝锆碳耐火材料气孔率、体积密度、常温耐压强度的影响,得出了适宜的烧成温度范围和最佳的锆莫来石加入量,并对此进行了理论分析。同时,还研究了烧成温度对材料抗氧化性的影响。     

基于高铝粉煤灰的堇青石-莫来石复合材料制备

为了实现高铝粉煤灰的高值化利用,以高铝粉煤灰为单一铝硅原料,依次对其进行酸、碱预处理,将处理后的高铝粉煤灰与滑石粉混合,通过一步原位烧成制备堇青石-莫来石复合材料,进一步考察原料配比和烧成条件对烧成样品性能的影响规律。结果表明,烧成温度为1 370℃、烧成时间为2 h、堇青石和莫来石理论质量比为50∶50时,可制备出体积密度为1.96 g/cm~3、显气孔率为30.47%、常温抗折强度为66.44 MPa的堇青石-莫来石复合材料,其主要指标均达到YB/T 4549—2016《堇青石-莫来石窑具》的要求,该方法实现了以粉煤灰为主要原料,灵活制备具有不同堇青石和莫来石配比的复合材料,为高铝粉煤灰的高值化利用提供新途径。     

泡沫法制备莫来石轻质隔热材料及性能

采用红柱石、刚玉、水泥、粘土、硅微粉为原料,加入减水剂、硅溶胶、泡沫及水,通过改变泡沫的加入量在五种不同温度下烧成制备莫来石质轻质隔热材料,测试试样的容重、气孔率、气孔种类和孔径、常温耐压强度、物相组成和显微结构。采用泡沫法制备的轻质隔热材料试样外观致密,内部气孔分布均匀。试样的主晶相为莫来石相,1400℃烧成试样的烧后线变化和常温耐压强度随容重的增加成线性增加;显气孔率逐渐减小,闭口气孔率基本无变化,大概为3%。     

发泡法制备轻质莫来石结合氧化铝空心球制品的性能研究

为了改善莫来石结合氧化铝空心球制品的隔热性能,以氧化铝微粉、二氧化硅微粉和≤3 mm的氧化铝空心球为主要原料,采用发泡法结合凝胶注模工艺制备了轻质莫来石结合氧化铝空心球制品,并研究了发泡时间(5、10、15和20 min)对试样的体积密度、气孔率、耐压强度、显微结构和热导率的影响。结果表明:合成试样的基质部分为气孔孔径50~100μm的多孔结构,与氧化铝空心球结合紧密;随着发泡时间增加,试样的气孔率增加,而体积密度、耐压强度和热导率降低;当发泡时间为20 min时,试样体积密度为0. 71 g·cm-3,气孔率为80. 2%,常温耐压强度为1. 81 MPa,600℃热导率为0. 467 W·m~(-1)·K~(-1)。     

高效隔热保温陶瓷材料的研制

以建筑抛光砖原料为基础料,添加少量的矿化剂和氧化镁,经干压成型后于1220℃-1300℃烧成下制备了具有防水、保温功能的闭孔高温发泡陶瓷.运用XRD、显微镜测试手段对发泡陶瓷的孔径分布、显微结构、物相组成进行了表征,探讨了原料配方、烧成制度对制品的主要性能,如:导热系数、吸水率、密度和强度的影响.结果表明,发泡陶瓷的气孔率高达66.72%(闭孔气孔率为66.39%,开孔气孔率为0.33%);体积密度为0.7987g/cm3,吸水率为0.41%;抗压强度为10.89MPa;导热系数为0.198W/(m·K);主晶相为石英和莫来石;且孔径和气孔率随着烧成温度升高而增大,气孔率越高,发泡陶瓷的抗压强度和导热系数越小.     

原位生成柱状莫来石和SiC晶须对Al_2O_3–SiC–C耐火材料性能的影响

以煅烧铝矾土、棕刚玉、板状刚玉、鳞片石墨、碳化硅粉为原料,单质Si粉为添加剂,酚醛树脂为结合剂,制备出Al_2O_3–Si C–C耐火材料。研究了不同热处理温度对材料显微结构及性能的影响。结果表明:在埋碳条件下,1 000℃烧成后样品中有柱状莫来石物相生成;1 400℃烧成后柱状莫来石长径比增大,同时还有Si C晶须生成。热处理温度从1 000℃升高到1 400℃时,样品显气孔率和常温耐压强度变化不明显,但常温抗折强度提高54.73%,达到8.17 MPa,载荷位移量增大近20%。3次热震后残余耐压强度保持率从54.36%(200℃烧成后)提高到89.10%(1 400℃烧成后)。原位生成的Si C晶须和发育良好的柱状莫来石显著提高了样品常温抗折强度、断裂韧性和抗热震性。     

加入氧化铝空心球对莫来石浇注料性能的影响

为了提高以莫来石为主原料、纯铝酸钙水泥为结合剂的莫来石浇注料的性能,在其中添加氧化铝空心球,并研究其加入量(质量分数分别为0、10%、20%和30%)对该浇注料体积密度、显气孔率、热导率、常温强度、荷重软化温度、抗热震性的影响。结果表明:随着氧化铝空心球加入量的增加,试样的显气孔率增大,体积密度减小,常温抗折强度和耐压强度降低,热导率减小,荷重软化温度及抗热震性能变化不大。可见,在莫来石浇注料中引入氧化铝空心球,可明显改善浇注料的保温性能。     

烧成温度对镁铁铝尖晶石砖性能的影响

为确定以烧结铁铝尖晶石为主原料制备镁铁铝尖晶石砖时的烧成温度,采用粒度为5~3、≤3、≤0.088 mm的高纯镁砂(质量分数分别为36%、28%和31%)和反应烧结制备的粒度≤0.088 mm铁铝尖晶石粉(质量分数为5%)为主要原料,以纸浆废液为结合剂,经配料、混料、成型和烘干后,在隧道窑中分别于1 450、1 500、1 550、1 600和1 650℃下烧成制备了镁铁铝尖晶石砖,检测了其体积密度、显气孔率、耐压强度、常温抗折强度、抗热震性和挂窑皮性,并分析了试样的物相和显微结构。结果表明:在1 450~1 650℃,随着烧成温度的升高,镁铁铝尖晶石砖的常温耐压强度和常温抗折强度逐渐增大,抗热震性逐渐减小;烧成温度为1 550℃时制备的镁铁铝尖晶石砖有较大的体积密度和较小的显气孔率,挂窑皮性也最好,其主晶相为Mg O、Fe Al2O4和镁铁铝复合尖晶石。     

预烧温度对二步烧结法制备CA6材料的影响

以氧化铝和碳酸钙为原料，采用预烧—破粉碎—压制成型—高温烧成的二步烧结法制备了六铝酸钙(CA₆)材料，主要研究了预烧温度(分别为1 100、1 200、1 300、1 400℃)对CA₆材料性能和显微结构的影响。结果表明：1)由于预烧破坏了预烧料中的一部分气孔，并减少了高温烧成过程中的气孔产生量，因此制备的CA₆材料的致密度和常温强度远高于常规烧结工艺制备的CA₆材料。2)预烧温度以1 200℃为最佳，所制备的CA₆材料的显气孔率为28.2%,体积密度为2.52 g·cm^-3,常温耐压强度为330 MPa。     

含971U型硅微粉自流浇注料的制备与表征

研制了一种新型的含971U型硅微粉的自流低水泥棕刚玉浇注料组成。当加水量为4.6%时,获得了最佳流动特性。该材料在高达1 500℃的不同烧成温度下进行了煅烧。为了了解烧成温度和相应相的影响,用X射线衍射、扫描电子显微镜、体积密度(BD)、显气孔率(AP)、吸水率(WA)、常温耐压强度(CCS)和自流流动性对当前浇注料进行了表征。结果表明,从110℃到1 500℃逐渐提高烧成温度,由于浇注料的致密化,使得AP值和WA值降低,CCS性能提升。     

单质Si对含TiO2刚玉制品烧结性能和相组成的影响

以电熔白刚玉、α-Al2O3、锐钛矿和单质Si为原料,固定配料中电熔白刚玉和α-Al2O3的质量分数分别为80%和20%,锐钛矿的外加量为6%,分别外加0、 2%、4%和6%的单质Si,经混练、成型、干燥后在空气气氛中于1550 ℃保温3 h烧成,检测烧后试样的显气孔率、体积密度、耐压强度、抗折强度和线变化率,并采用XRD分析烧后试样的相组成.结果表明在刚玉材料中同时加入锐钛矿和单质Si能降低材料的显气孔率,提高材料的抗折强度和耐压强度,并有钛酸铝和莫来石生成;另外,单质Si对材料中的钛酸铝具有较好的稳定作用,但随着单质Si含量由2%增加至6%,材料中的钛酸铝含量减少,莫来石含量增加.