镁质耐火浇注料用结合剂的研究
发布日期： 2020-03-25 08:43:16 阅读量（884） 作者：张红结合剂是耐火浇注料中不可或缺的材料之一，在镁质耐火浇注料中，最初也使用铝酸钙水泥结合剂，保证了早期养护后的结合强度，但仍存在高温性能差的问题。随后采用镁质水泥氯氧镁水泥作为镁质浇注料结合剂。
氯氧镁水泥在高于500℃分解完全，转化为氧化镁，对材料不引入杂质，材料荷重软化温度高。但不足之处在于：结合剂发生热分解，浇注料(中温)1100℃热处理后的强度急剧下降。采用聚磷酸盐作为镁质浇注料结合剂，聚磷酸盐在常温下即水解并与镁砂快速反应生成镁磷酸盐，具有较高的粘结性;在温度低于800℃范围内升温，聚磷酸盐还发生聚合反应，有利于强度提高。由此以聚磷酸盐结合的镁质浇注料具有高的早期和中温强度，但是在高温下，容易转化生成低熔相(液相)，材料热态强度不足。
还有研究工作采用3-4wt%硫酸镁复合3wt%SiO2微粉做镁质浇注料结合剂，1200℃硫酸镁完全分解产生SO3气体，增加材料气孔率;但是硫酸镁分解产生活性MgO与SiO2微粉反应生成镁橄榄石促进烧结作用，在一定程度上降低气孔率，综合作用对抗渣性影响小。使用上述聚磷酸盐或者硫酸盐结合剂，均可能对钢液产生增[P]或增[S]的风险。
（SiO2微粉）
目前镁质浇注料内主要采用SiO2微粉结合剂。加入SiO2微粉主要因为在镁质浇注料中氧化镁和水反应生成了镁硅水合物。挪威Elkem公司早期的报告即指出，SiO2微粉的加入量与浇注料的尺寸相关。实验室内制备的镁质浇注料，SiO2微粉含量需高于6wt%，抗爆裂效果较好以及利于镁硅水合物生成;对于工业现场制备的大尺寸材料，则需要加入更多的SiO2微粉才能达到相同的效果。Aneziris课题组研究了SiO2微粉对镁质浇注料内水化反应影响，认为SiO2微粉促进类似滑石或温石棉结构的M-S-H微晶相生成，改善了浇注料力学性能和抗爆裂性能。且SiO2微粉的含量增加，更有利于M-S-H的生成。Silva还提出在MgO-SiO2-H2O体系中加入少量氟化镁，形成类似于硅镁石(M-S-(H/F))的水化产物，其组成相比于蛇纹石等具有更高的MgO/SiO2，意味着加入更少量的SiO2微粉即可以生成，这对改进镁质浇注料抗爆裂和高温性能均有意义。Szczerba课题组进一步研究了养护温度和老化时间对MgO-SiO2浆体中M-S-H相生成的影响，结果显示浆体在30-40℃养护3天的水化产物组成与20℃养护30天的组成类似，说明温度对M-S-H相生成速率具有重要影响。随着反应时间延长，M-S-H的晶体结构发育更完整。
MgO-SiO2泥浆在室温条件下经过长周期养护(数月)才能生成一定量的M-S-H相。在浇注料的应用背景下，期望在较短养护期内获得较多的结合相。FeiJin等研究显示采用高活性的镁砂和氧化硅原料，提升M-S-H的生成速率。souza等在浇注料中加入含磷酸盐添加剂促进了SiO2微粉溶解，足量的硅离子保证了反应进行，从而加速了M-S-H的生成。Brew采用无机盐溶液作为起始原料在24小时内即得到M-S-H凝胶产物。以上研究工作给出启示，提高体系内的镁离子，硅离子浓度有望促进M-S-H相的生成。
此外，M-S-H的热分析结果显示其结构内含有自由水、层间水(松结合水)和化学结合水(羟基)。M-S-H失水的温度范围较宽，且在失水过程中无明显的吸热反应。在800-850℃范围内M-S-H发生晶相转变，生成顽灰石(MgSiO3)和/或镁橄榄石(Mg2SiO4)。有详细研究报道低Mg/Si(摩尔比)的M-S-H胶凝相如滑石(talc，Mg/Si=0.75)在～830℃生成顽灰石;Mg/Si比例增加，M-S-H的结构向类温石棉(chrysotile)，蛇纹石(se印entine)或利蛇纹石(1izardite)变化，同时在～850℃转变生成镁橄榄石(Mg2SiO4)。值得指出的是上述晶型转变温度低于镁橄榄石晶相的理论生成温度。
相关阅读
免责声明：
本站部分文章来源于互联网，编辑转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点核对其真实性负责。
如涉及作品内容、版权和其他问题请书面发函至本公司，我们将在第一时间处理。
