硅溶胶在耐火材料中的应用

发布时间：2022/7/14 18:00:27

硅溶胶结合剂是一种耐火材料结合剂。它是由硅酸钠或硅的有机化合物通过物理化学处理制成的结合剂，也被称为硅酸溶胶。硅溶胶是无色或乳白色透明胶体溶液，由无色或乳白色透明胶体溶液制成。SiO2胶体颗粒分散在水溶液中，具有良好的胶结性能。

硅溶胶可作为耐火材料的结合剂。适用于碱性、中性和酸性耐火材料。硅溶胶可以直接用作耐火材料的结合剂，特别是半干法压制的耐火材料制品，而不添加其他外加剂。作为不定形耐火林材料的结合剂，特别是喷涂材料，必须加入硬化剂来调节其凝结硬化速度。一般可采用以下方法来调节其凝胶时间：（1）加入酸。硅溶胶的凝胶化时间受其影响PH值的影响。一般硅溶胶溶液PH值在8.5-10.5寸硅溶胶稳定，PH值低于3.5点也比较稳定，不易产生凝胶，而且PH当值在4-8之间时，粘度迅速增加。这是由胶粒之间的聚结引起的，终变成凝胶。

硅溶胶作为耐火浇注料结合剂的原理是基于溶胶-凝胶技术。由于其表面积大、吸附性强，硅溶胶分布在耐火材料颗粒表面，在颗粒周围形成凝胶。在此过程中，颗粒表面的羟基凝固去除水分，形成Si-O-Si结合空间网络结构，在施工维护过程中产生耐火材料的强度。施工体干燥后，凝胶将骨料结合形成骨架，提供强度。

硅溶胶在铝碳化硅浇注料中的应用可显著提高耐火材料的耐渣性；硅溶胶作为纯铝酸盐水泥的结合剂，可显著缩短施工时间，延长使用寿命，提高热强度；硅溶胶作为有机树脂和焦油的结合剂，可大大降低环境污染，提高施工性能和使用性能。  硅溶胶作为结合剂的耐火材料具有强度高、高温体积稳定性好、抗热震性能好等优点，提高了材料的施工性能和使用寿命，在不定形耐火材料中得到了推广和应用。

硅溶胶结合铁沟捣打料性能研究

捣碎材料是由一定级配的耐火骨料、粉末、粘合剂、外加剂或其他液体混合而成，经捣碎（人工或机械）施工，在高于常温的加热作用下硬化，用于填充炉体冷却设备与砌体间隙或砌体找平层。

树脂常用作铁沟捣碎材料的结合剂，其早期强度好，施工方便，应用广泛。但由于碳结合剂的氧化，树脂结合的铁沟捣碎材料在高温下产生大量气孔，导致密度下降，强度下降，性能差。捣碎材料难以抵抗熔铁水和渣的渗透、侵蚀和冲刷。而且，苯酚和甲醛产生的烟气会刺激皮肤，产生皮疹，长期危害工人健康。硅溶胶结合捣碎材料不仅使用性能好，成本低，而且改善了工人的操作环境；硅溶胶结合喷涂材料可在高温下施工，具有良好的耐腐蚀性。

硅溶胶加入量对硅溶胶结合的研究Al2O3-SiC-C在影响铁沟捣碎材料性能时，发现硅溶胶加入质量分数为5%时，样品的耐压强度高。硅溶胶的组合方式是陶瓷凝结组合。失水不仅不会破坏组合强度，还会使三维结构更加稳定，增加强度。样品通过1450℃烧成后高体积密度达到2.68g·cm-3、耐压强度达到33.5MPa。还发现，过量添加硅溶胶会导致样品不够致密，结构松散，强度降低。

针对Al1O3-SiC-C质捣打料的使用现状及损坏机制，以特级高铝熟料、碳化硅、石墨等为原料，结合必要的相图和热力学理论，研究了硅溶胶作为结合剂Al2O3-SiC-C结论如下：

1)硅溶胶作为结合剂时，加入量为8.0%-8.5%时，Al2O3-SiC-C质捣料的烧结性能和机械性能相对较好；但当硅溶胶含量较高时，纳米级硅溶胶和活性α-Al2O大量的莫来石会对样品的体积稳定性产生一定的影响。2)高温热处理后的硅溶胶结合试样中产生的莫来石形成网络结构和纳米SO2颗粒填充气孔，防止氧气和渣对样品的深层侵蚀，从而提高样品的抗氧化性、耐腐蚀性和耐渣性。此外，硅溶胶结合的沟槽捣打料的抗氧化性高于酚醛树脂结合的捣打料。

电熔锆刚玉可以改善锆英石捣碎材料的烧结，其复合硅溶胶与锆英石捣碎材料的烧结收缩减少，增强了玻璃的耐腐蚀性。