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)。     

高温发泡法制备粉煤灰隔热耐火砖

以高铝粉煤灰为主要原料,高碳铬铁合金渣为辅助原料,采用高温发泡法制备出一种新型粉煤灰隔热耐火砖,并系统研究了助熔剂掺量、辅助原料掺量以及发泡剂种类等对隔热耐火砖性能的影响.结果表明:借助于高温发泡法,所制备出的隔热耐火砖,其体积密度≤500kg·m-3、常温抗压强度≥6MPa、1250℃下加热永久线变化≤2％,是一种轻质高强且低导热的隔热耐火材料.     

玻璃窑用轻质镁橄榄石砖的研制

为了开发玻璃窑用碱性耐火隔热产品,以镁橄榄石砂和镁砂为主原料制备了轻质镁橄榄石砖,并研究了结合剂种类(分别为MgCl2.6H2O、亚硫酸盐纸浆和QH)及其加入量(质量分数分别为5%、7.5%和10%)、添加剂加入量(质量分数分别为2%、3%、4%和5%)、造孔剂菱镁矿加入量(质量分数分别为10%、15%、20%、28%和36%)以及烧成温度(分别为1 300、1 350、1 400、1 450和1 500℃)对轻质镁橄榄石砖的影响。结果表明:以镁橄榄石砂为主要原料,添加36%(w)的造孔剂和4%(w)的添加剂,同时外加7.5%(w)的QH作结合剂,干燥后于1 400℃保温2 h煅烧,可以生产出体积密度为1.84 g.cm-3,显气孔率为43%,耐压强度为10 MPa,热导率(800℃)为0.63 W.m-1.K-1的玻璃窑用轻质镁橄榄石砖。     

黏土加入量对废高压电瓷制备莫来石轻质砖性能的影响

为了合理利用以SiO2和Al2O3为主要成分的高压电瓷废品,利用回收的废高压电瓷配合不同比例的黏土(其质量分数分别为10%、15%、20%、25%、30%),同时加入锯末为造孔剂,在1 400℃烧成后制备了轻质莫来石砖,并研究了黏土加入量对轻质莫来石砖物理性能、物相组成及显微结构的影响。结果表明:随着黏土加入量的增加,试样的体积密度及耐压强度增大,显气孔率下降;加入30%(w)黏土合成的轻质莫来石砖综合性能最佳,其体积密度为1.17 g·cm-3,显气孔率为58.3%,耐压强度为4 MPa。     

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。     

陶瓷相结合粉煤灰漂珠轻质隔热材料的制备及性能研究

以钾长石和粉煤灰漂珠为主要原料,矾土为调质剂,在空气气氛下经900~1 150 ℃保温1 h制备得到轻质隔热材料,并研究了烧成温度与矾土含量对轻质隔热材料服役性能的影响规律及作用机理。结果表明,通过提升烧成温度或增加矾土含量,能够有效优化轻质隔热材料的常温物理性能。当烧成温度为1 100 ℃、调质剂矾土质量分数为20%时,试样具有最佳物理性能,其体积密度约为(0.97±0.01) g·cm^-3,真气孔率约为(63.7±0.5)%,常温耐压强度达到(9.42±0.21) MPa,同时其300 ℃和600 ℃下的高温热导率分别约为0.147 W/(m·K)和0.229 W/(m·K),与一般轻质隔热材料相比同样具有优异服役性能,且制备成本较低。     

熔盐法制备方镁石-镁橄榄石轻质隔热耐火材料

低品位菱镁矿作为制备镁质隔热耐火材料的原料是未来的主要研究方向之一。以高硅菱镁矿和三级滑石矿为原料，经预处理后得到轻烧镁粉和滑石粉，以NaCl熔盐为反应介质，通过熔盐法制备了方镁石-镁橄榄石(MgO-Mg₂SiO₄)轻质隔热耐火材料。研究了NaCl加入量、烧结温度、保温时间以及原料配比对试样制备的影响。结果表明：当NaCl的加入量为轻烧镁粉-滑石粉混合料质量的20%、烧结温度为1 200℃、保温时间为6 h、m(轻烧镁粉)∶m(滑石粉)=5∶5时，试样的综合性能最优，此时其体积密度为1.46 g·cm^-3,显气孔率为55.0%。此外，发现滑石自分解和镁橄榄石的合成均可在试样内部形成气孔。     

轻质镁橄榄石砖的研制

以陕西商南的镁橄榄石为原料,以石油焦粉为造孔剂(其加入质量分数分别为30%、35%、40%),分别采用羧甲基纤维素、硅溶胶、MgCl2.6H2O为结合剂,以5 kN的压力成型后,分别于1 250、1 300、1 350℃保温3 h煅烧,测试烧后试样的线变化率、体积密度及耐压强度。结果表明:以MgCl2.6H2O为结合剂,加入40%质量分数的石油焦,经1 300℃保温3 h煅烧,可制备出体积密度为1.15 g.cm-3,耐压强度为3.58 MPa的轻质镁橄榄石砖。     

煅烧温度对用B_4C水选废料制备B_4C材料性能的影响

为了节约资源,实现废料回收利用,以化学组成(w):B_4C 88.20%、B_2O_32.80%、Fe_2O_30.27%、游离B1.95%、游离C 2.91%、其他3.87%的碳化硼水选废料为原料,添加烧结助剂Al粉,并在活性炭固体渗碳作用下实现无压低温烧结制备碳化硼耐火材料。研究了煅烧温度1 000、1 100、1 200、1 300及1 400℃保温30 min时对试样性能的影响。采用国家标准检测烧后试样的体积密度、显气孔率和耐压强度;采用X射线衍射仪进行物相分析;采用FESEM观察试样的显微形貌。结果表明:提高温度和活性炭的渗碳作用都有助于提高煅烧试样的致密化程度。本试验较优的煅烧温度为1 400℃,在此温度下制备的碳化硼耐火材料的耐压强度为231.27MPa,显气孔率为22.43%,体积密度为1.72 g·cm-3。     

不同轻质骨料对高铝浇注料性能的影响

为了提高轻质高铝浇注料的中高温强度,降低加热永久线变化,研究了体积密度分别为1.54、1.42g·cm-3的2种轻质高强微孔矾土骨料以及体积密度为1.53 g·cml的普通轻质高铝骨料对轻质浇注料110℃24 h烘干、1000℃3h和1400℃3h烧后性能的影响.结果表明:110℃ 24h烘干后,利用体积密度为1.54 g·cm-3的微孔轻质骨料和1.53 g·cm-3的普通轻质高铝骨料所制备的浇注料的体积密度均为1.80g·cm-3左右,轻质骨料体积密度越低,利用其所制备的浇注料体积密度越低,显气孔率越高;轻质骨料内部孔径微小化,可明显提高轻质浇注料各温度处理后的常温耐压强度和常温抗折强度,降低轻质浇注料的加热永久线变化;由于微孔骨料内显气孔率较高,利用其制备的轻质浇注料500℃低温下热导率比普通轻质高铝骨料的高,但在1000 ℃下相差不大,均在0.42 W·m-1·K-1左右.由此可见,轻质高铝骨料内部孔径微小化和Al2O3含量的提高使轻质浇注料的性能更优.     

粉煤灰微珠轻质隔热砖的研究与生产

由冶金部建筑研究总院研究的粉煤灰微珠轻质隔热砖,主要用于炉窑等热工设备的保温隔热层,最高使用温度为1100℃,其中0.8级隔热砖应用较广,由于其性能好、成本低,具有广阔的应用前景。隔热砖中粉煤灰微珠占70％。此项研究在国内首次采用空心微珠为主要原料,另加软质粘土、高铝矾土熟料和结合剂,经成型、干燥和高温烧结,制作体密为0.8级轻质隔热砖。其主要技术指标:体积密度不大于0.8t/m~3;常温耐压强度大于4.0MPa;     

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。     

磷酸盐结合漂珠隔热材料的工艺参数研究

采用漂珠作原料,外加一定量的磷酸盐为结合剂,氢氧化铝为促凝剂,泥料混匀后经手工压实成型.烧结成多孔状的磷酸盐结合漂珠隔热制品,并采用四因素三水平的正交试验方案优选出最佳的工艺参数(包括结合剂和促凝剂加入量、烧成温度和保温时间).结果表明,磷酸盐结合漂珠隔热材料的最佳工艺方案为:漂珠100%,结合剂为漂珠质量的60%,促凝剂为结合剂质量的20%,烧成温度为1 200℃,保温时间为1 h.按此工艺制备的磷酸盐结合漂珠隔热材料试样的性能指标如下:常温耐压强度4.3 MPa,体积密度0.52 g·cm-3,高温耐压强度2.1 MPa(1 000 ℃),吸水率41.7%,抗热震性10次(950℃水冷),热导率为0.068 W·(m·K)-1(100℃).     

研究动态

微孔CA6基隔热浇注料的长期高温稳定性德国某公司介绍了一种以高纯、多孔的轻质隔热合成原料SLA-92(由六铝酸钙CA6制成,其体积密度为0.75g·cm-3)为主原料制成的高温隔热浇注料,并研究了它在高温下的长期稳定性。这种微孔CA6基隔热浇注料有水泥结合和磷酸盐结合的,其烧后体积密度在0.9~1.0g·cm-3,显气孔率为65%~70%;在1500℃保温14天后,磷酸盐结合浇注料的收缩率较低,仅有0.3%,而水泥结合浇注料的收缩率却达到1.9%;在1500℃下保温7~14d后,浇注料的气孔尺寸仍保持不变,平均值为1~3μm,这种微气孔结构使得材料的热导率在较宽的温度范围内…     

新型钢包透气砖座砖的研制

研究了结合剂和添加剂的加入量、结合剂的密度、原料颗粒配比和烧成温度等对钢包用透气砖座砖的性能 ,尤其是热震稳定性的影响。采用自制的磷酸铝铬 (密度为 1 .6 0 g·cm- 3)为结合剂 ,加入量为 5 .3 % ,外加 3 %的ZrO2 ,经 1 6 0℃ 2 4h干燥 ,1 6 0 0℃ 3h高温烧成 ,可以大大提高制成的透气砖座砖的性能 ,尤其是制品的热震稳定性     

原位催化氮化制备β-SiAlON结合SiC材料

以SiC颗粒、Si粉、Al粉和活性α-Al₂O₃粉为原料,以Fe为催化剂,采用原位催化氮化法制备了β-SiAlON（z=3）结合SiC材料。研究了氮化温度（分别为1 350、1 400和1 450℃）和Fe加入量（分别为Si粉质量的1%、2%和3%）对合成材料的物相组成、显微结构、显气孔率、体积密度和高温抗折强度的影响。结果表明：氮化温度以1 400℃为佳,Fe加入量以Si粉质量的1%为佳;加入Si粉质量的1%的Fe、在1 400℃保温3 h氮化制备的试样中生成的β-SiAlON晶须直径较为均匀,试样的氮化程度、致密度和高温抗折强度均较大。     

钛酸铝质空心球隔热制品的制备

以钛酸铝-莫来石-镁铝尖晶石质空心球(直径分别为1、2、3 mm的大、中、小球)为主要原料,加入与空心球成分相同的填充细粉以及不同种类的结合剂,经可塑成型,再经高温烧成后制备了钛酸铝质空心球隔热制品,并研究了结合剂类型(分别为Al2(SO4)3、PVA以及PVA与Al2(SO4)3按1:1质量比组成的复合结合剂)、烧成温度(分别为1 400、1 450、1 500、1 550、1 600℃保温1 h)、填充细粉加入量(质量分数,分别为10%、15%、20%、25%)以及空心球粒度配比(大、中、小球的质量比分别为2:4:4、3:4:3和4:4:2)对隔热制品性能的影响。结果表明:在大、中、小球的质量比为3:4:3,加入填充细粉的质量分数为20%,以及加入5%(质量分数)的PVA+Al2(SO4)3复合结合剂的条件下,采用可塑成型,经1 500℃1 h处理后,可以得到热导率为0.126 W.m-1.K-1,体积密度为1.27 g.cm-3,常温耐压强度为6.43 MPa的钛酸铝质空心球隔热砖试样。     

不同量粉煤灰漂珠制备氧化物多孔陶瓷的性能研究

为进一步拓展粉煤灰漂珠在多孔陶瓷领域的应用，以粉煤灰漂珠、镁橄榄石、绢云母粉及铝矾土为主要原料，其中粉煤灰漂珠加入量分别为40%、60%、80%(w),成型后在空气气氛下于1 100℃热处理1 h制得多孔陶瓷材料，分析其物相组成、显微结构以及常规物理性能。结果表明：1)粉煤灰漂珠加入量由40%(w)增加至80%(w),粉煤灰漂珠与基质的间隔变大，试样的气孔率增大、体积密度和常温耐压强度减小，但其气孔的分形维数未有明显变化；2)当粉煤灰漂珠加入量为60%(w)时，试样综合性能较优，此时其体积密度约为(0.90±0.01)g·cm^-3,且在气孔率为(66.9±0.5)%时，仍具有约(12.37±0.69)MPa的常温耐压强度，在300、600及900℃下的热导率分别为0.201、0.232和0.262 W·m^-1·K^-1,因此在隔热耐火材料领域具有良好应用前景。     

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)。     

煅烧制度对合成轻质微孔莫来石骨料性能的影响

各类工业窑炉和热工设备的隔热保温是节能的重要方面。使用轻质耐火材料是实现节能的有效方法。开发和应用高性能轻质不定形耐火材料对实现节能意义重大。研制具有优良隔热性能的耐火骨料对开发高性能轻质浇注料有重要作用。以工业氧化铝、硅石粉为主要原料,采用加入可燃物的方法制备莫来石轻质合成料。根据坯体料的DSC-TG和大试样热重分析设置了不同的煅烧制度,比较了两种煅烧制度：一为单调升温,然后保温;另一为在高低两个温度分段保温。研究了两种煅烧制度对合成轻质微孔莫来石骨料莫来石化率及体积密度、气孔率性能的影响。结果表明,无烟煤约在600℃烧失,坯体料自1200℃开始发生莫来石化反应,试样经1350℃×6h热处理后的孔径分布3-7μm左右,莫来石转化率60%。