無水泥耐火澆注料也稱為超微粉結合耐火澆注料,是在超低水泥耐火澆注料的基礎上發展起來的,由于該澆注料中的CaO含量小于0.2%,形成的鈣鋁黃長石等低熔物也很少,因此高溫性能優良,在窯爐等熱工設備的重要部位應用較多,效果較好。
無水泥耐火澆注料的品種有硅酸鋁質、剛玉質、莫來石質、鎂質、鋁鎂質和Al2O3-siC-C質等,其性能各有特色,因此應用范圍和應用部位也不同。本節主要剛述硅酸鋁質、剛玉質和鎂質無水泥耐火澆注料。
無水泥耐火澆注料的凝結硬化是通過超微粉的凝聚實現的,即由凝聚結合而獲得強度,而外加劑只起促進作用,其硬化機理前已述及。所以,在無水泥耐火澆注料中,超微粉占有極其重要的地位。無水泥耐火澆注料是高級耐火澆注料,應采用優良的原材料及外加劑配制。其配制原則和強度變化特征,與低水泥耐火澆注料的基本相同,影響性能的因素也基本類似。
耐火骨料用量為70%左右,耐火粉料和超微粉的合用量約為30%:超微粉用量應根據其品種經試驗確定,一般為5%-15%。活性SO2超微粉的適宜用量為5%-7%,其余超微粉的為7%-10%。例如,摻加SiO2超微粉5%和摻加a-Al2O3超微粉10%,則超微粉總用量為制無水泥耐火澆注料,一般采用復合超微粉:外加劑品種和用量,與超低水泥耐火澆注料的相同，應優先選用高效減水劑;用水量4%-6%。
無水泥耐火澆注料的烘干強度較低,隨著加熱溫度的升高,強度顯著增加,達到1390-1500℃時,其耐壓和抗折強度的最高值分別為130MPa和22MPa；硅酸鋁無水泥耐火澆注料的燒后線變化呈較大的膨脹,而電熔剛玉質的則略有收縮。鋁鎂質無水注料則呈微膨脹,與超低水泥耐火澆注料相比,無水耐火澆注料的高溫性能有較大改善。
電熔剛玉質無水泥耐火澆注料的巖相鑒定證明,其基質中的主要物相為莫來石和被莫來石包裹的剛玉。莫來石晶型極不規則,盤根錯節的交織在一起。同時,莫來石中的A2O3和SIO2含量波動范圍較大,這是由于摻加SiO2超微粉后在高溫下形成了高新度的液相,影響了莫來石的形成和生長發育所致。與低水泥和超低水泥耐火澆注料相比,A2O3和SiO.沒有被CaO消耗,因此莫來石的生成澆注料的高溫性能優良。
通過超微粉品種對澆注料抗折強度的影響表明。澆注料為電熔剛玉質的,其配合比和工藝條件相同。隨著加熱溫度的升高,無水泥耐火澆注料的燒后抗折強度提高。三組試樣的烘干抗折強度基本相似,其后,摻加a-Al2O3超微粉的無水泥澆注料,其燒后抗折強度最低,摻加活性SiO2超微粉的明顯提高,摻加活性SO32和a-Al2O3復合超微粉的無水泥耐火澆注料,其燒后抗折強度最高。因此,配制無水泥耐火澆注料時,應優先選用以活性SO2超微粉為主組成的復合超微粉以利于提高或改善其高溫性能。
在無水泥耐火澆注料料中,CaO含量的上限為0.2%,因此應選用CaO含量少的耐火原料,配制無水泥耐火澆注料。生產實踐證明,這種無水泥耐火澆注料,最好與高鋁質原材料、鎂質類材料及含碳材料配合使用,方可達到良好的技術效果。
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