高性能防爆澆注料的組成結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、防爆澆注料是高溫工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和設(shè)備大型化發(fā)展趨勢帶動的一種新型耐火澆注料。本文通過物理性能測試、爆裂溫度測試系統(tǒng)地研究了有機(jī)纖維、金屬鋁粉和偶氮二甲酰胺及其復(fù)合添加對剛玉系耐火澆注料物理性能和防爆性能的影響。借助于SEM顯微結(jié)構(gòu)分析、壓汞法孔徑分布分析、碳化法氣體滲透分析和壓差法透氣度測試,研究了單一與復(fù)合防爆添加劑對剛玉澆注料組織結(jié)構(gòu)和性能的影響,探討了它們在澆注料中的造孔機(jī)理和防爆作用。在此基礎(chǔ)上優(yōu)化出新型復(fù)合防爆添加劑,研制的鐵溝

2、高性能防爆澆注料在實(shí)際中大面積推廣應(yīng)用,取得較好經(jīng)濟(jì)與社會效益。
　　通過大量實(shí)驗(yàn)研究與分析,得到了如下結(jié)論:
　　1.纖維防爆劑是通過在澆注體內(nèi)相互連接造成網(wǎng)狀,在熱處理后實(shí)現(xiàn)貫通氣孔通道,使水蒸氣和濕分沿通道,以較小阻力遷移而不破壞澆注體的實(shí)體結(jié)構(gòu),從而使?jié)沧Ⅲw抗爆性能提高。纖維造孔特性是適合幾何滲透模型的空間分布,自形消失造孔。在小的加入量下澆注體中通孔提高幅度有限,但當(dāng)達(dá)到一定值后,則是對澆注料滲透性會大幅增加,再提

3、高加入量,滲透性增加幅度又很小了;
　　2.防爆纖維對耐火澆注料的物理性能有影響,隨加入量的增加,物理性能下降,在較小的加入量范圍內(nèi),但已達(dá)到防爆所需的加入量,澆注料的強(qiáng)度仍能達(dá)到使用要求。防爆纖維熔點(diǎn)以80℃左右、長度8mm左右,加入量0.15％左右,既可以保證穩(wěn)定的防爆效果,也不大幅度降低澆注料的強(qiáng)度等物理性能;
　　3.金屬鋁粉防爆劑是通過澆注體內(nèi)的堿性離子的催化作用,與水反應(yīng)生成氫氣。當(dāng)氫氣達(dá)到一定壓力后,沖破澆注料

4、實(shí)體的阻力,形成一系列微細(xì)氣體通道后排除澆注體外。留下的貫通氣孔通道,使水蒸氣和濕分沿通道以較小阻力遷移,從而使?jié)沧Ⅲw抗爆性能提高;
　　4.金屬鋁粉的發(fā)氣過程對外界條件十分敏感,對鋁粉本身的性能也有很大的依賴。施工和養(yǎng)護(hù)溫度、澆注料的酸堿性、鋁粉粒度、加入量等參數(shù)決定著發(fā)氣時(shí)間、發(fā)氣速率和總發(fā)氣量的變化,同時(shí)也決定著對澆注體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與破壞。業(yè)已發(fā)現(xiàn),方便有效的催化劑是水泥,在沒有其它催化劑的情況下,不加入水泥,鋁粉就不會發(fā)氣;

5、當(dāng)有水泥存在時(shí),其加入量對金屬鋁的發(fā)氣過程影響不大。金屬鋁粉在澆注體中的臨界量為0.06wt%左右,超過此值,防爆效果不會提高;
　　5.偶氮二甲酰胺防爆劑是在澆注體中與水泥分解的氫氧化鈣反應(yīng),形成中間化合物,再與水反應(yīng)形成碳酸鈣和大量氣體,使混合氣體達(dá)到一定壓力后,沖破澆注料實(shí)體的阻力,形成一系列微細(xì)氣體通道后排除澆注體外。留下的貫通氣孔通道,使水蒸氣和濕分沿通道以較小阻力遷移,而不破壞澆注體的實(shí)體結(jié)構(gòu),從而使?jié)沧Ⅲw抗爆性能提高

6、。在只加水泥的情況下,它是以吸收氫氧化鈣等分解水泥水化物的方式實(shí)現(xiàn)發(fā)氣造孔防爆作用的,因而會明顯地降低澆注料的養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度。
　　6.偶氮二甲酰胺的加入對防爆效果有益,但同時(shí)對澆注料性能有害,隨著加入量的增加,防爆效果越來越好,澆注料性能越來越差。因此其加入量以能夠滿足防爆要求為限,即使在0.14-0.16wt%之間,已經(jīng)有很好的防爆效果;
　　7.金屬鋁粉和偶氮對澆注料滲透性的提高是一個擴(kuò)散性分布造孔模型,即在澆注體的邊界上，

7、所造氣孔多,在中心區(qū)域,造出的氣孔少,且隨加量的增多,造孔區(qū)域越向中心逼近;
　　8.不同類型的防爆劑,其透氣度的變化有不同的規(guī)律:防爆纖維在一定的長度、一定的加入量范圍內(nèi),透氣度數(shù)值隨其長度的增大、加入量的提高而線性增加;而金屬鋁粉、偶氮則是在一個臨界加入量以后的一定范圍內(nèi),透氣度值基本恒定。對于防爆纖維而言,其臨界值為幾何滲透的相變閥值,而對鋁粉和偶氮而言,其臨界值為反應(yīng)產(chǎn)生氣體壓力與澆注料阻力的平衡點(diǎn);
　　9.復(fù)合防