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磷酸耐火浇注料强度是怎样形成的?

来源:盛世金鼎(盛世金鼎整理发布)   时间:2020-07-10 18:16:00

磷酸耐火浇注料在常温下,与硅酸铝质材料一般不反应(铁除外),需加热使结合剂脱水缩合并将骨粉料粘附胶结起来,从而获得常温强度;当加氧化镁细粉后,与磷酸迅速反应形成Mg(H2PO4)23分pk十、MgHPO4和Mg3(PO4)2,致使耐火浇注料凝结硬化3分pk十。当加铝酸盐水泥后, 则形成含水的磷酸一氢钙或磷酸二氢钙。高铝水泥与磷酸反应产物的差热和X-射线分析,如图1所示。其反应产物为二水磷酸一氢钙,97℃和219℃为脱水吸热峰,X-射线的特征峰为7.57Å、42.4Å和3.05Å。主要化学反应式为:

这就是说,磷酸耐火浇注料的硬化机理是,磷酸根离子夺取促凝剂中的金属阳离子或铵离子等,形成具有良好胶凝性的磷酸盐、含水磷酸盐或使生成物沉淀所致;磷酸盐、硫酸铝和聚合氯化铝等结合剂配制的耐火烧注料,当加促凝剂时,其硬化机理与此类同;凝结硬化速度取决于促凝剂的种类和用量。

图2-4-1反应产物的差热(a)和X-射线(b)分析

磷酸及磷酸盐耐火浇注料在加热过程中,其物理化学变化是很复杂的。它与耐火粉料或外加剂之间反应,生成磷酸盐3分pk十,而其本身经42.5 ~ 250℃加热脱水转化为焦磷酸(H4P2O7 ) 或焦磷酸盐,这种反应是可逆的。在250 ~ 450℃范围内,进一步脱水转化为偏磷酸(HPO3) 或偏磷酸盐,P2O5开始逐步升华3分pk十。随着温度的继续提高,将发生聚合、多缩聚合以及胶结粘附等作用,同时形成陶瓷结合,使耐火浇注料获得强度和其他高温性能。其聚合过程如下:

当用硅酸铝质熟料作原料时,主要矿物相为莫来石(A3S2)加热过程将发生如下反应:

这就是说,在200℃左右之前,是磷酸二氢铝起胶结作用。如加高铝水泥,则生成的含水磷酸一氢钙起主导作用,使耐火浇注料获得较高的强度;在400~500是的范围内,是偏磷酸铝起作用,强度无大变化;然后是磷酸铝(AlPO4)起作用,但有晶型转变,致使中温强度略有下降;1200℃之后,生成稳定的方石英型AlPO4,强度开始回升。

当超过1300℃之后,AlPO4分解为Al2O3和气态P2O5,强度又略有降低。其后陶瓷结合 的形成,又提高了强度3分pk十。磷酸铝晶体结构与石英相似,晶变过程也类同。AlPO4加热时的晶型转变如下:

另外、对于磷酸耐火烧注料的强度来说,胶结粘附作用在低温时起主导作用,即通过氢原子搭桥耐发生结合。

综上所述,磷酸耐火浇注料的凝结硬化和加热时的化学变化,表现在强度特征上就是: 上升一少许下降一继续上升一微有下降。同时也影响其他高温性能。

 

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