不定形耐火材料用超微粉及作用机理介绍

发布时间：2021/4/21 15:33:32

不定形耐火材料是不经烧制的耐火材料，其发展速度非常快，日本、美国和德国的产量已经占耐火材料总产量的三分之一以上，使用范围已经从轧钢工业炉扩展到炼钢和炼铁等高温窑炉，解决了一些重要的技术设备衬里问题。

超微粉作用机制复杂，超微粉品种不同其作用机制也不同

在耐火浇注料中，超微粉的基本作用机制是填空。传统的耐火浇注料堆积密度大也密集，但仍有很多孔被过剩的水填满，水样去除后，留下很多孔。采用超微粉后，这些孔被超微粉填充，极少量的孔被水填充，耐火浇注料的混合水量下降，成型体的水被排除后，剩下的孔也很少。也就是说，在耐火浇注料中加入超微粉可以减少混合用水量，同时可以提高体积密度，降低显气孔率。

图注： SiO2超微粉（左） α-Al2O3超微粉（右）

有研究在以白刚玉为主要原料的刚玉浇注料系统中添加不同的超微粉，研究超微粉用量与水用量、体积密度和显气孔率的关系。结果表明，超微粉的使用量具有佳值，一般为5%~7%，超微粉的使用量不足5%时，骨粉之间的间隙没有填充，水的使用量大，体积密度小，显气孔率高的超微粉的使用量超过7%时，填充间隙有馀地，剩馀的超微粉需要水，不密实，对浇注料的致密化没有贡献。两种超微粉中活性SiO2超微粉的填充效果比α-Al2O3超微粉好，其用量也少。超微粉不仅在细度上发挥作用，在其形状和活性等方面也发挥作用，SiO2超微粉系硅灰在球形上发挥作用，虽然粗，但其填充性和减水性优于α-Al2O3超微粉。

自流式刚玉浇注料。

活性SiO2超微粉是非晶体或无定形二氧化硅，比表面积大，表面也大，容易吸附空气中的水团聚，因此需防潮加分散剂使用。氧化硅结构内部有毛细管道，其表面可缓慢离子化，即有断键，遇水后形成硅醇基或水解，具有较强的亲水性和活性。耐火浇注料中，氧化硅超微粉粒有-OH基，有氢结合、凝聚的倾向，但该氢键结合弱，稍加剪切力，再次分散，粘性下降，剪切力解除后，SiO2微粒之间形成凝聚，水分子固定在SiO2凝聚体的三维网状结构空间，粘性增加。也就是SiO2超微粉具有良好的触变性和一定的凝聚性。

在耐火浇注料中，粘土超微粉和氧化物超微粉，如SiO2、Al2O3、Cr2O3等，可以在水中形成胶粒，存在分散剂时，粒子表面形成双电层的重叠产生静电反弹力，克服质点之间的范德华力，降低界面能力，阻止粒子之间的吸附凝聚，同时粒子周围吸附分散剂形成溶媒层这也是超微粉作用机制之一，配合超微粉和适当的分散剂，可以减少耐火浇注料的水用量，提高流动性，改善浇注料的性能。

不同耐火超微粉的和化学组份和粒度组成

在耐火浇注料中，混合超微粉的作用主要是增强填充性，改善施工性，增加流动性，提高体积密度，降低显气孔率。因此，耐火浇注料的强度显着提高，其他高温性能也有很大改善。超微粉的作用与添加剂不可分离。只有选择合适的超微粉和外加剂品种，巧妙搭配，用量合适，才能发挥其大的作用。

在耐火材料行业，高档烧成砖或不定形耐火材料，尤其是致密高强度粘土结合耐火浇注料和低水泥系列耐火浇注料，微粉和超微粉的应用越来越多，性能明显提高，成本也随之增加。因此，需综合考虑耐火浇注料的性能及其成本等，选择合适的超微粉或微粉。

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