耐火可塑料是如何硬化的，强度如何？

发布时间：2020/5/4 11:00:14

耐火可塑料是具有良好可塑性的不定形耐火材料，常用于耐火材料内衬的修补，耐火可塑料是如何硬化的，该产品的强度如何？下面请看详细介绍。

耐火可塑料的组分

耐火可塑料是由粉粒状物料与可塑粘土等结合剂和增塑剂配合加少量水分，经充分混练，所组成的一种呈硬泥膏状并在较长时间内保持较高可塑性的不定形耐火材料。

粒状和粉状料是可塑料的主要组分，—般约占总重的70%?85%。它可由各种材质的耐火原料制成，并常依材质对可塑料进行分类并命名。由于这种不定形耐火材料主要用于不直接与熔融物接触的各种加热炉中，—般多采用粘土熟料和高铝质熟料制造轻质可塑料，采用轻质粒状料。有时为某种特殊要求，也可采用硅石、烧结和电熔刚玉、铬质、碳化硅、锆英石和碳质材料。

可塑性粘土是可塑料的重要组分。虽仅占可塑料总量的10%?25%，但它对可塑料和其硬化体的结合强度，对可塑料的可塑性，对可塑料和其硬化体的体积稳定性和耐火性却影响很大。在一定意义上，可认为粘土的材质和数量决定着可塑料的性质。

耐火可塑料的原材料及配方

耐火可塑料用的骨料，主要有特级黏土熟料，三级、二级或一级矾土熟料等。耐火骨料大粒径为 10mm，其颗粒级配：10 ~5mm，33% ~ 40%;  5~3mm，28% ~35%;小于3mm，28%~35%。应当指出，0.5~0.09mm的颗粒料应尽量减少，或剔除不用。其骨料用量为55% ~65%。

耐火粉料一般选用特级、一级或二级矾土熟料制作，其细度为≤0.09mm的应占95%，  实际上越细越好。严禁用欠烧料或黏土熟料作耐火粉料。耐火粉料用量为20%~30%。

软质黏土是耐火可塑料的重要原材料，可塑料主要性能特性也是来源于软质黏土。在耐火可塑料中，软质黏土不但起结合剂作用，同时也起增塑剂和烧结剂作用。它对耐火可塑料的可塑性、保水性、施工性、常温和高温耐火性能，都有较大的影响。因此，配制耐火可塑料用的软质黏土，应具有良好的可塑性、吸湿性，适度的黏性、耐火性和烧结性。从成型和保水性上看，黏塑性推荐的是广西泥和水曲柳黏土，差的是复州黏土，焦作泥与樟树黏土、紫木节黏土可复合使用。其细度：小于0.09mm占85%以上，用量为10%  ~15%。

化学结合剂为硫酸铝溶液，密度为1.2~1.3g/cm3。采用该结合剂混练后应进行困料，困料时间16h以上。因硫酸铝中的硫酸根与粉料的铁反应，生成硫酸铁并逸出氢气，致使泥料起泡或鼓胀，所以应困料;烘干后的耐火可塑料表面，有淡黄色的析出物，化学和岩相分析认定为铁明矾，其分子式为FeO·Al2O3·4SO3·22H2O。图3  -  2-2为硫酸铝和可塑料表面析出物的差热分析。从图中看出，硫酸铝溶液中所含18个结晶水，约在134℃大部分脱除。在330℃左右，再失去小部分结晶水。在835℃上的吸热峰，是硫酸铝分解成Al2O3和SO3，SO3呈气态逸出。因此，致使耐火可塑料组织结构稍有疏松，强度有所降低;铁明矾差热曲低温段的吸热峰，系结晶水排出所致，752℃的吸热峰为铁明矾分解并放出SO3造成的，  同样对可塑料强度有所影响。

应当指出，耐火可塑料发泡的数量，与硫酸铝的纯度、密度和加入量有直接关系。一般来说，纯度高、密度大和加入量多时，其发泡数量也多。这是由于带入的硫酸很多所致。因此，在满足耐火可塑料的可塑性、施工性和耐火性的前提下，可选用粗制硫酸铝，配制成低密度溶液，并尽量减少其用量。硫酸铝溶液用量一般为9%  ~13%。

耐火可塑料用的外加剂，主要有保存剂、增塑剂、增强剂和防腐剂等。其外加物有锂辉石粉(LiO2·Al2O3·4SiO2)、锂云母粉(LiO2·Al2O3·3SiO2)和膨润土等烧结剂(亦称矿化剂)，蓝晶石或硅线石等膨胀剂。表1为不同的外加剂和外加物及其用量。

应当指出，耐火可塑料用的外加剂种类较多，除表1中所述之外，还可用聚乙烯醇、糊精、淀粉、羧甲基纤维素、柠檬酸、葡萄糖酸和硅酸乙酯等。外加剂用量一般小于1%，  大于1%时兼有结合剂的作用;外加物还有红柱石、硅线石、锆英石和氧化铝粉等，其用量一般大于3%。

表2为硫酸铝耐火可塑料的配合比。耐火骨料的大粒径为10mm，可塑料含水率约为9%，可塑性指数为17%~  30%。表中苏南泥系指苏州泥和南京泥复合使用，前者烧结温度高，后者因含低熔物多，烧结温度低;特黏和Ⅰ矾等，分别代表特级黏土熟料和Ⅰ级矾土熟料等;Ⅰ、Ⅱ矾为Ⅰ级和Ⅱ级矾土熟料，以1：1混合制成耐火粉料;外加剂根据耐火可塑料的使用要求，进行选定。例如，生产后即进行施工，可不掺加保存剂和防腐剂。

耐火可塑料的硬化及强度

普通可塑料属火硬性。由于其中无化学结合剂，在未烧结前的强度很低，但在一定温度下，强度随温度的升高而增加。经高温烧结后，冷态强度大增。热态强度在高温下随温度上升而降低。

加有硅酸钠的可塑料在施工后强度变化较快，只要适当控制干燥速度，不易产生干缩裂纹，在施工后可较快速拆模，含有此种结合剂的可塑料宜用于建造工期较长的大型窑炉和用于炉顶等处。

磷酸铝是在可塑料中使用广泛的一种热硬性结合剂。施工后经干燥和烘烤可获讲很高的强度。

可塑料加热过程中的收缩。可塑料中含有较多粘土和水分，在干燥和高温加热过程中，往往产生很大的收缩。如不加助胀剂的可塑料干缩4%左右，在1000℃以上即产生明显收缩，在1100?1350℃度范围内出现的总收缩可达7%左右。

一般而言，由于可塑料中含有相当数量的粘土，其高温负荷下的变形，一般较其他不定形材料为高，故对其体积稳定性常视为一项重要的技术指标，并作为质量分级的主要内容。如有的国家规定：高级粘土质可塑料加热到1400℃冷后的收缩率应不大于4%;特级粘质可塑料加热到1600℃冷后的收缩应在2. 5%以下。

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