我國水泥工業(yè)發(fā)展迅猛，耐堿澆注料作為水泥窯用的內(nèi)襯材料得到了充分的重視。由于PC窯、SP窯較高的工作溫度、較快的窯速、復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)、以及堿性揮發(fā)性組分的富集導(dǎo)致嚴(yán)重的堿蝕，侵蝕著耐火材料，尤其是大型PC窯的燒成帶、過渡帶、冷卻帶、窯門罩、冷卻機(jī)吼嘴等部位損壞更為嚴(yán)重，耐火材料使用壽命縮短，更換頻繁，水泥生產(chǎn)成本加大，經(jīng)濟(jì)效益下降。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國水泥工業(yè)窯爐日益迫切地需要具有高堿性高強(qiáng)度的不定形耐火澆注料，因此研制性能優(yōu)異的耐堿澆注料對于水泥工業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。
1 實驗
1.1 原料
以山西的焦寶石熟料為骨料，采用的是五級粒度級配，即8~5mm、3~1mm、1~0mm及細(xì)粉，并加入鉀長石、瓷粉等外加物，結(jié)合劑是C-50鋁酸鈣水泥，主要原料的化學(xué)組成見表1。
表1 原料的化學(xué)組成(%)
1.2 試驗方法
(1)按照配比準(zhǔn)確稱量所需原料，倒入攪拌機(jī)中干拌均勻后，加水?dāng)嚢?min，使原料混拌均勻后分2~3次倒入40mm×40mm×160mm的三聯(lián)試模中，用倒棒充分倒實，抹平表面。
(2)試塊成型后放在室內(nèi)自然養(yǎng)護(hù)24h后脫模，脫模后的試樣在保濕情況下養(yǎng)護(hù)2d。然后進(jìn)行熱處理，試塊熱處理和性能測試執(zhí)行相應(yīng)的行業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)。
(3)所要測試的物理性能：110℃烘干強(qiáng)度;1000℃熱處理后的強(qiáng)度以及試樣的能譜分析、顯微結(jié)構(gòu)。
2 結(jié)果與討論
鉀長石主要是作為熔劑性礦物引入的，它可以降低制品的燒成溫度，提高制品的瓷化度，加入適量的鉀長石可以改善制品的性能。鉀長石加入后試樣抗折強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的變化情況見圖1和圖2。
圖1 鉀長石加入量對抗折強(qiáng)度的影響
圖2 鉀長石加入量對抗折強(qiáng)度的影響
從圖1、圖2可知，當(dāng)鉀長石加入量為1%~5%時，試樣的抗折強(qiáng)度及抗壓阿強(qiáng)度大幅度提高，當(dāng)鉀長石含量為5%時，試樣抗折強(qiáng)度達(dá)最大值13.82MPa，隨著加入量的繼續(xù)增加，試樣強(qiáng)度明顯下降，但都仍保持足夠的應(yīng)用強(qiáng)度。從圖1、圖2可知，制品經(jīng)1000℃熱處理強(qiáng)度值均降低，這主要是由于水泥水化而引起的。
試驗中鉀長石的加入主要起到以下兩方面的作用：一是填隙減少了氣孔，當(dāng)然加入量不能太多，否則因堆積密度小和不能緊密堆積而導(dǎo)致制品不夠致密;二是微粉分布在顆粒邊緣，因其表面活性和質(zhì)點可動性，鉀長石能在較低的溫度下雨顆粒結(jié)合得較好，封閉部分貫通氣孔，從而使制品致密化、強(qiáng)度增強(qiáng)、促進(jìn)燒結(jié)。
圖3 試樣EDAXd分析
圖3是對試驗中性能好的試樣進(jìn)行能譜分析、表明基質(zhì)中主要物相為莫來石，此外還有少量的鈣長石。莫來石呈針狀，交錯連接在一起�；|(zhì)組成中CaO、Al2O3和SiO2的含量滿足生成莫來石的條件，所以可以推斷在高溫時除了生成液相外，還有莫來石相存在。因為液相的出現(xiàn)溫度低于莫來石的生成溫度，所以在基質(zhì)中莫來石的生成應(yīng)該從液相中析晶。從圖4的顯微照片中可以看出試樣中生成了大量針狀莫來石晶體。
圖4 試樣的顯微照片(1600×ETD)
3 結(jié)論
在堿侵蝕情況下，使用后的耐堿澆注料表面出現(xiàn)釉面層，在釉面層中生成的物質(zhì)為KAS，其周圍為玻璃相基質(zhì)，在較低溫度下澆注料表面出現(xiàn)液相，這些粘滯液相可堵塞表面縫隙，并起到阻止堿滲透到耐火材料內(nèi)部的作用。