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耐火骨料的优越性

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-05-10 14:36
 
耐火骨料良好的流动性为人们所共知,并为多个行业应用。如技术陶瓷行业把陶瓷粉体造成球形微粒以利成型,油田钻井中使用玻璃微球润滑钻杆,涂料、塑料行业中使用球形填料,等等。耐火骨料在耐火浇注料和喷射料中将大有用武之地,如有利于消除胀流,提高流动性,改善结构均匀性等,尤其是自流浇注料。自流浇注料适宜于形状复杂而难以实施振动的部位,高的自流性是不言而喻的关键。在使用不规则骨料的配料方案中,为达到高流动性,人们不得不多用细骨料7和氧化铝8、氧化硅9等超细粉。如此,不仅增加材料成本,还加大了衬体在高温下的体积收缩。虽然可在配料中引入膨胀性矿物(如蓝晶石族矿物等)可抵消一定的收缩,但可能对某些浇注料而言,会对高温使用性能不利。超细粉难以均匀分散和造成湿混料的过早胶化也是传统浇注料面临的问题。为克服之,往往需引入各种价格相对贵的添加剂。它们也增加了材料成本,并可能对工作场所和环境造成一定污染。而采用球形骨料,则可在少用细粉和超细粉的情况下使浇注料达到良好的自流性,还可减少用水量,有利于获得高致密度,提高衬体的强度。
 
耐火骨料的粒度级配容易设计和控制,使用耐火骨料有利于获得高密实性耐火制品。若用耐火骨料制造炼铁高炉和有色金属熔炼炉的炮泥,则可减少金属熔体向炮泥中渗透,便于炮泥塞孔的打开,在炮泥塞孔的打开中减少热喷枪的使用可延长塞孔的寿命10。炮泥密度的提高还可使它堆筑于塞孔的背后,从而保护塞孔和孔壁耐火材料。采用耐火骨料制作炮泥也可能将其用于扩大到传统炮泥不适用的地方,如冰铜被过度加热或粘土熟料效果不佳之处。耐火骨料的易滑动性可增加炮泥的塑性,使之易挤入,从而减少传统炮泥中为满足塑性而需的树脂结合剂和增塑剂。
 
采用合适粒度级配的中空或微孔球形骨料可制成既轻质隔热又不甚透气的耐火衬体。气密性良好的轻质隔热衬体具有比非气密性材料更好的隔热效果,因为前者中的气孔大多彼此孤立封闭,可减少高温时的对流传热。气密性隔热衬体也有更强的抗腐蚀性,因腐蚀性介质向内部浸入的通道减少。以球形轻质骨料制成的隔热衬体比传统多孔轻质材料还具有更高的强度,这是因为(1)骨料内部的气孔为封闭状,不会造成应力集中,使得球形骨料自身的强度比传统轻质骨料的高;(2)耐火骨料表面没有尖锐棱角,不会在骨料-基质界面出现应力集中而破坏骨料与基质的结合;(3)在由球形骨料制成的隔热衬体中,骨料之间紧密结合而使强度提高。这种气密性良好的衬体尤其适用于高温、有一定的压力且炉气有腐蚀性、蒸汽介质的设备11。使用传统衬体,通常需将设备的金属外壳保持在较高温度,以防止蒸汽结露而造成设备腐蚀。若使用气密性隔热衬体,设备外壳的温度可降低,有利于实现节能、安全和方便操作。
 
耐火骨料的优越性不仅适用于浇注料,也适用于定形制品。球形骨料可首先用于对流动性、输送性、气密性、隔热性等要求高的场合。而后随着骨料工程、特别是对骨料内部和表面的设计、定制技术的进展,新型骨料将给耐火材料带来更多元、更优越特性,如高温强度、抗热震性、柔韧性、抗侵蚀性等。不难预料,球形骨料将成为新一代耐火骨料而取代传统骨料,其潜在市场巨大,在包括定形的和不定形的大多数耐火材料中,骨料所占的比例达60%以上,而近十年全球耐火材料的平均年用量约在3800万吨以上12。
 
3.可用于生产耐火骨料的技术和设备
 
耐火骨料的生产可采用熔融法或烧结法。熔融法过程相对简单,工艺成熟,早被用于制造各种各样的高级耐火制品和原料,如AZS熔铸砖、电熔镁砂、电熔刚玉、氧化铝和氧化锆空心球等。与烧结法不同,熔融法须消耗高电能。其能否成为生耐火骨料的主流方法,我们将另文探讨。本文着重讨论烧结法制造耐火骨料的可行性和经济性。