含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的制备与应用_段锋 - 副本
镁铝尖晶石的合成及其工业应用
镁铝尖晶石的合成及其工业应用1. 应用背景镁铝尖晶石（MgAl2O4）是一种重要的陶瓷材料，具有高熔点、高硬度、高耐磨性、优异的导热性能和化学稳定性等特点。
这些特性使得镁铝尖晶石在高温和高压的环境下能够保持其结构和性能稳定，因此被广泛应用于各个领域，包括电子技术、陶瓷工艺、催化剂、防火材料等。
2. 应用过程镁铝尖晶石的合成主要有以下几种方法：2.1. 固相法固相法是一种传统的合成方法，通过将镁氧化物（MgO）和氧化铝（Al2O3）按一定的比例混合，并在高温下进行煅烧反应来合成镁铝尖晶石。
在这个过程中，混合物首先经过颗粒破碎和混合，然后在高温下煅烧。
最终形成镁铝尖晶石的晶体。
2.2. 水热法水热法是一种利用水热合成方法，该方法需要将氢氧化镁（Mg(OH)2）和氯化铝（AlCl3）溶解在水中，然后在高温高压的条件下进行反应。
这个反应过程可以通过调节反应温度和反应时间来控制镁铝尖晶石晶体的形貌和尺寸。
2.3. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种先合成溶胶，再通过凝胶过程形成固体材料的方法。
该方法将金属溶胶（可通过金属盐与有机物反应得到）与络合剂混合，并在一定条件下进行反应，通过水解和缩聚来形成凝胶。
然后通过煅烧过程来获得镁铝尖晶石材料。
3. 应用效果镁铝尖晶石在各个工业领域都有广泛的应用。
3.1. 电子技术镁铝尖晶石是一种常见的电子陶瓷材料，广泛应用于电子技术领域。
其具有优异的绝缘性能、高介电常数和低介电损耗，因此被广泛用作电容器、电感器和滤波器等电子元件的基底材料。
此外，镁铝尖晶石还具有优秀的热膨胀性能，可以与一些硅基材料良好地匹配，用于微电子封装材料和高密度集成电路的基底材料。
3.2. 陶瓷工艺镁铝尖晶石的高硬度和耐磨性使其成为制造陶瓷刀具和陶瓷磨料的理想选择。
陶瓷刀具具有优异的切割性能和耐磨性，被广泛应用于切割、切割和磨削等工艺中。
此外，镁铝尖晶石还可以用于制造陶瓷磨料，用于超硬材料加工、抛光、磨削等领域。
镁铝尖晶石的合成及其工业应用
镁铝尖晶石的合成及其工业应用一、简介镁铝尖晶石是一种重要的陶瓷材料，具有优异的物理化学性质和广泛的应用前景。
其合成方法主要包括高温固相法、水热法、溶胶凝胶法等。
二、高温固相法合成镁铝尖晶石1. 原理高温固相法是指将适量的氧化镁、氧化铝与过量的氧化钠混合均匀后，在高温下反应生成镁铝尖晶石。
该方法适用于大规模生产。
2. 合成步骤（1）将适量的氧化镁、氧化铝与过量的氧化钠混合均匀，放入高温电炉中加热至1200℃以上。
（2）在高温下反应数小时，直到反应完全结束。
（3）冷却后取出产物，进行粉碎和筛分即可得到所需产品。
3. 特点及应用该方法简单易行，适用于大规模生产。
合成出来的镁铝尖晶石具有优异的物理化学性质和广泛的应用前景，可用于制备耐火材料、电子陶瓷、导热材料等。
三、水热法合成镁铝尖晶石1. 原理水热法是指将适量的氧化镁、氧化铝和过量的氢氧化钠混合均匀后，在高压高温下反应生成镁铝尖晶石。
该方法适用于小规模试验和制备高纯度产品。
2. 合成步骤（1）将适量的氧化镁、氧化铝和过量的氢氧化钠混合均匀。
（2）将混合物放入高压釜中，在高温高压下反应数小时。
（3）冷却后取出产物，进行粉碎和筛分即可得到所需产品。
3. 特点及应用该方法能够制备出高纯度的镁铝尖晶石，但生产效率较低，不适用于大规模生产。
合成出来的镁铝尖晶石可用于制备电子陶瓷、光学玻璃等。
四、溶胶凝胶法合成镁铝尖晶石1. 原理溶胶凝胶法是指将金属盐或有机金属配合物在溶液中形成胶体，然后在高温下热处理得到所需产物。
该方法适用于制备高纯度、均匀性好的产品。
2. 合成步骤（1）将金属盐或有机金属配合物在溶液中形成胶体。
（2）将胶体在高温下热处理数小时。
（3）冷却后取出产物，进行粉碎和筛分即可得到所需产品。
3. 特点及应用该方法能够制备出高纯度、均匀性好的镁铝尖晶石，但生产效率较低，不适用于大规模生产。
合成出来的镁铝尖晶石可用于制备电子陶瓷、光学玻璃等。
五、工业应用镁铝尖晶石具有优异的物理化学性质和广泛的应用前景。
CMA72-一种含有尖晶石的新型水泥应用实例
CMA grain
CAC grain
CMA grain
CAC grain
CMA grain
CAC grain
CMA grain
CA2 CA2 CA CA MA MA CA MA MA CA2 MA CA2 CA CA MA MA CA MA MA MA
铝酸钙 矿物相
CA
CA2 CA2 CA CA MA
CA
CMA grain
CA2 CA2 CA MA MA CA MA MA
CA2 CA2 CA CA MA
MA
CA2
CA
CA MA CA MA
CA
CA2 CA2 CA
MA
CAC grain
CA2
CMA grain
CA2
CA
MA
CA
CA MA CA MA
MA
MA
CA MA
CA CA MA
CAC grain
摘要与展望
2-37
介绍: 新型钙镁铝酸盐水泥（CMA）
• CAC 以CA和CA2为主要矿物相 • CMA 以尖晶石，CA和CA2为主要矿物相 • CMA和CAC都是中位径约为15µm的白色粉末
化学成分
CMA
Al2O3
69-71 CA 56-61 18-22
CaO
8-11 CA2 39-44 8-12
MA CA2
MA CA2
MA
CA CA
CA MA CA MA
CA CA
MA
MA
CA2 CA2 CA CA MA
MA
CA2
CA
MA CA2
CAC grain
CA CA
CA
一种镁铝尖晶石的制备方法[发明专利]
![一种镁铝尖晶石的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c8b7c3250a4e767f5acfa1c7aa00b52acec79c7f.png)
(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011342274.0(22)申请日 2020.11.25(71)申请人 中国石油天然气股份有限公司地址 100007 北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦(72)发明人 王东军 王玉军 何玉莲 王伟众 贾云刚 姜伟 赵仲阳 金书含 辛颖 何昌洪 朱丽娜 赵铁凯 邓旭亮 李影辉 赵光辉 董平 牛明 邵荣兰 洪梅 (74)专利代理机构 北京律诚同业知识产权代理有限公司 11006专利代理师 高龙鑫 王玉双(51)Int.Cl.C01F 7/162(2022.01)(54)发明名称一种镁铝尖晶石的制备方法(57)摘要本发明涉及一种镁铝尖晶石的制备方法，包括以下步骤：(1)制备包含镁和铝的金属盐溶液，所述金属盐溶液的浓度为0.1～0.8mol/L，并且其中，镁和铝的浓度之比为1:1～1:5，制备沉淀剂混合溶液；(2)所述金属盐溶液和所述沉淀剂混合溶液分别由气体通过管路带入混合室中，在混合室中的高压空气使反应物快速地混合均匀，然后被两股气流带出混合室，在混合室外，两股气流携带混合均匀的混合溶液对撞并同时发生共沉淀反应，得到前驱体；(3)在所述前驱体上加入表面活性剂溶液得到前驱体粒子；(4)将所述前驱体粒子在搅拌的条件下老化、洗涤、干燥；(5)将干燥后的前驱体粒子焙烧，得到镁铝尖晶石。
权利要求书1页 说明书5页 附图4页CN 114538491 A 2022.05.27C N 114538491A1.一种镁铝尖晶石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备包含镁和铝的金属盐溶液，所述金属盐溶液的浓度为0.1～0.8mol/L，并且其中，镁和铝的浓度之比为1:1～1:5，制备沉淀剂混合溶液；(2)所述金属盐溶液和所述沉淀剂混合溶液分别由气体通过管路带入混合室中，在混合室中的高压空气使反应物快速地混合均匀，然后被两股气流带出混合室，在混合室外，两股气流携带混合均匀的混合溶液对撞并同时发生共沉淀反应，得到前驱体；(3)在所述前驱体上加入表面活性剂溶液得到前驱体粒子；(4)将所述前驱体粒子在搅拌的条件下老化、洗涤、干燥；(5)将干燥后的前驱体粒子焙烧，得到镁铝尖晶石。
镁铝尖晶石生产过程
镁铝尖晶石生产过程镁铝尖晶石是一种重要的磁性材料，它能够用于制造磁铁，具有很强的耐热性能。
它的生产过程主要有如下几个步骤：一、镁铝尖晶石原料准备：镁铝尖晶石的原料主要为镁粉末、铝粉末、氧化镁和氧化铝。
其中，镁粉末料一般是用熔融法制成，将镁氧化物熔融在高熔点的基体中，可以制成成型高熔点的粉末；铝粉末料一般利用高温技术，将铝氧化物熔融在基体中，可以制成成型铝粉末。
二、镁铝熔炼：首先，将镁粉末料和铝粉末料混合搅拌均匀，然后放置在一定温度下熔炼，使用湿法制备，湿法制备的生产工艺非常简单，但是熔炼时间需要1小时，湿法制备的生产工艺较为繁琐，最佳的制备工艺是在真空状态下使用呼吸铝法制备，以较高的熔炼效率和更好的粉体质量完成熔炼。
三、湿法制备：湿法制备的关键步骤是要将镁铝粉末料表面覆盖一层氧化膜，这是必要的，因为它可以有效地控制熔融熔体粉末和热反应收缩。
所需的原料可以是水性高分子溶液，根据要求可采用溶剂稀释，也可以使用水溶性固体材料，例如硅酸钠、苯基亚硅酸钠、淀粉等。
四、烧结：烧结是尖晶石晶簇形成的关键步骤，也是控制尖晶石结构和性能的关键步骤。
首先，将镁铝粉末进行分散，然后使用电极烧结机加热。
通常，温度保持在750～850℃之间，加热时间为10～50分钟。
加热后，粉末变成尖晶石晶体，其中晶体簇孵化和活化时间约为2到3小时。
五、粉碎粒度调整：烧结完成后，镁铝尖晶石粉末经过清破、干燥和打碎处理，最终获得相应的粉体粒度。
六、包装环节：镁铝尖晶石粉末成品通常应采用塑料袋包装，以防止氧化因接触空气而受到影响，并且袋子要紧密密封保证产品的纯度。
镁铝尖晶石的用途
镁铝尖晶石的用途
镁铝尖晶石是一种重要的矿物材料，具有很多用途。
以下是其中几个方面：
1. 陶瓷制造：镁铝尖晶石可以作为陶瓷的原材料，用于生产高温陶瓷、耐火材料、电子陶瓷等，具有耐高温、抗腐蚀、绝缘性能，广泛应用于航空、航天、电子等领域。
2. 金属制造：镁铝尖晶石可以作为铸造模具材料，用于制造各种金属零件，例如汽车发动机、船舶、航空航天设备等，具有高耐磨性、高强度、高温稳定性。
3. 光学材料：镁铝尖晶石可以用于光学镜片、光纤等光学器件的制造，具有高折射率、低散射性能。
4. 医疗用途：镁铝尖晶石可以用于制造医疗设备，例如人工关节、骨板等，具有生物相容性好、强度高、稳定性好等特点。
总体来说，镁铝尖晶石是一种非常重要的矿物材料，其用途非常广泛，涉及到许多不同的领域和行业。
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镁铝尖晶石的合成方法、途径及应用行业
镁铝尖晶石的合成方法、途径及应用行业镁铝尖晶石具有良好的抗侵蚀能力，热震稳定性好，其最主要的用途：一是代替镁铬砂制造镁铝尖石砖用于水泥回转窑，不但避免了铬公害，而且具有极好的抗剥落性，二是用于制作钢包浇注料，大大提高钢包衬的抗侵蚀能力。
其应用范围还在不断扩大，如镁铝尖晶石制品用于有色冶金、玻璃工业等。
镁铝尖晶石是极具发展前景的高级耐火原料。
尖晶石是镁铝氧化物组成的矿物，因含有镁、铁、锌、锰等元素，可以分为很多种，如铝尖晶石、铁尖晶石、锌尖晶石、锰尖晶石、铬尖晶石等。
由于含有不同的元素，不同的尖晶石可以有不同的颜色。
(镁铝尖晶石原料)1镁铝尖晶石原料的合成方法(1)轻烧法活性镁铝尖晶石粉(2)烧结法烧结镁铝尖晶石砂，主要指以轻烧镁粉、工业氧化铝或优质铝矾土为原料，经配合、磨细、成形煅烧制得镁铝尖晶石原料。
从合成镁铝尖晶石的机理可以推知：增大原理细度、提高成型压力、升高合成温度，换句话说就是减少扩散距离、增大接触面积、提高扩散能力都有利于镁铝尖晶石的合成反应。
(3)电熔法电熔镁铝尖晶石砂，主要指采用轻烧镁粉、工业氧化铝或优质矾土为原料，经配料、熔融、冷却、破碎后制成。
电熔镁铝尖晶石的主要优点是晶体发育好、晶粒尺寸大、组织结构致密、抗侵蚀性强。
（电熔镁铝尖晶石）2镁铝尖晶石的合成方法合成镁铝尖晶石的方法主要有烧结法和电熔法。
烧结法是指将氢氧化铝、烧结氧化铝等原料与碳酸镁、氢氧化镁等含镁原料，按照要求组成配料，共同细磨，压球(坯)，于1750℃以上的回转窑或竖窑中高温煅烧，即可得到烧结法合成的镁铝尖晶石，具体而言，可以分为一步法、一步半法和二步法。
一步法烧结合成菱镁矿+铝矾土生料→干法共磨→成型→烧成→尖晶石熟料一步半法烧结合成轻烧镁粉+铝矾土生料→干法共磨→成型→烧成→尖晶石熟料二步法烧结合成菱镁矿+铝矾土生料→干法共磨→成型→轻烧(1300℃左右)→破碎→成型→烧成→尖晶石熟料另外，将压制的合成尖晶石生料球在1200~1300℃的低温下煅烧，可以制得活性尖晶石，与烧结尖晶石不同，活性尖晶石中含有未反应的w(Al2O3)10~15%，w(MgO)5%~10%。
镁铝尖晶石的制备及在催化反应中的应用
Le wis 酸性，吡啶吸附表明镁铝尖晶石表面存在两 种强度的 L 酸中心：较强的（1605 !1615c m-1 ）和较 弱的（!1591c m-1 ）。CO2 的线性吸附发生在两类 Le wis 酸中心：包括六配位铝的低频带（2360c m-1 ） 和包括四配位镁的高频带（2375c m-1 ）。相对于吡 啶，CO 和 CO2 的线性吸附量很小。吡啶可以化学 吸附在每个酸中心上，而 CO 和 CO2 只能化学吸附 在那些非常强的酸中心上。Lercher［24 ］通过镁铝混 合氧化物吸附丙酮、吡啶和二氧化碳后的红外光谱
略高，中孔和大孔体积相当；在500 C !900 C 升温 过程中，两种材料比表面的减小趋势相同，孔体积变 化不大。Morterra 等［23 ］用 Mg（N0 3 ）2 溶液浸渍氧 化铝后缓慢加热到340 C ，硝酸盐热分解。继续加 热到400 C ，XRD 谱图中出现镁铝尖晶石的特征衍 射峰，同时表面羟基的的红外振动峰变得更加不对
复合氧化物不仅本身具有催化活性，而且被广 泛地用作负载型金属催化剂的载体材料。它不仅兼 备两种氧化物优点，并具备两种氧化物未具备的新 优点，使包括尖晶石在内的复合氧化物的开发成为 当今催化领域的一个重要研究方向。尖晶石型复合 氧化物已成为重要的催化材料［1 -2 ］。镁铝尖 晶 石 复合氧化物 MgAl 2 0 4 同时具有酸性和碱性两种活 性中心，性质稳定，不易烧结，它的催化作用及其作 为载体的重要作用已逐渐引起人们的关注。
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NAI HUO C AI L I A O/耐火材料2007,41(1)41~44,53开发应用含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的制备与应用段锋1) 肖国庆1) 荆桂花2) 张君博1) 高云琴1)1)西安建筑科技大学材料科学与工程学院 西安7100552)青岛赛顿陶瓷纤维有限公司摘 要 按天然白云石( 0.1mm)与工业氧化铝粉( 0.088mm)的质量比为45 55配料,经混合、成型和烘干后,于1600 3h煅烧,细磨烧结体得到含镁铝尖晶石的新型铝酸盐水泥。
测量了新型铝酸盐水泥的凝结时间、耐火度以及用其所结合高铝矾土制成的耐火浇注料的早期强度;利用XRD、SE M和E DS分析了新型铝酸盐水泥的物相组成及其形貌和分布,同时采用静态坩埚法对比了新型铝酸盐水泥和纯铝酸钙水泥结合刚玉浇注料的抗渣性差异。
结果表明:新型水泥的物相组成为镁铝尖晶石(MA)、一铝酸钙(C A)和二铝酸钙(CA2),且这3个物相的分布较为均匀;新型水泥的凝结时间正常,耐火度高于纯铝酸钙水泥;用新型水泥制得的刚玉浇注料抗渣性好;其原因是新型水泥组成中引入了镁铝尖晶石相,而镁铝尖晶石具有较高的熔点和抗熔渣侵蚀能力。
关键词 镁铝尖晶石,铝酸盐水泥,抗侵蚀性近年来,铝酸盐水泥结合的耐火浇注料的应用不断增长。
其中,钢包浇注料中往往含有预先合成的或在使用过程中生成的镁铝尖晶石,以提高耐火材料的抗热震性和抗侵蚀性[1-7]。
这主要是由于镁铝尖晶石(MA)的平均线膨胀系数较低(7.6 10-6K-1,273 ~1273K)[8],并可固溶渣中大量的二价或三价金属离子的氧化物,改变了渣的组成,使渣的粘度提高,从而大大降低了渣的进一步渗透、侵蚀。
铝酸盐水泥的使用会向体系中引入Ca O,C a O与高铝浇注料或刚玉浇注料中的A l2O3和S i O2反应生成钙长石(Ca O A l2O3 2S i O2)和铝黄长石(2Ca O A l2O3 S i O2)低熔物[9],降低了耐火材料的高温使用性能。
所以,降低铝酸盐水泥结合的高铝浇注料或刚玉浇注料中Ca O的含量,能提高耐火浇注料的使用温度。
文献[10-11]表明:铝酸盐水泥中部分Ca O被M gO所取代,即其物相组成中除铝酸钙(C A)和二铝酸钙(CA2)外,还有镁铝尖晶石(MA),这样既可提高铝酸盐水泥的耐火性能,也可提高其结合浇注料的使用温度和抗侵蚀性。
这种水泥可通过两种方法制得:一是铝酸盐水泥与镁铝尖晶石的直接混合,二是天然白云石与A l2O3反应烧结生成含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥;其中,第二种制备方法成本更低廉。
有研究者采用第二种方法制备了含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥[10],但主要是研究了这种水泥的强度增长规律及添加剂L i2CO3对其各龄期耐压强度的影响,关于其耐火性能和抗侵蚀性能则没有涉及。
本工作采用了第二种方法,即用天然白云石和工业A l2O3制得了含镁铝尖晶石的新型铝酸盐水泥,同时测定了新型铝酸盐水泥的凝结时间、耐火度以及用其结合高铝矾土制成的耐火浇注料的早期强度,并采用静态坩埚法进行抗渣性试验,重点对比了新型铝酸盐水泥和纯铝酸钙水泥结合刚玉浇注料的抗渣性差异。
0*1 试验1.1 水泥的原料及配料组成试验所用原料为工业氧化铝( 0.1mm)与辽宁营口的天然白云石( 0.088mm),原料的化学组成见表1。
根据Ca O-M g O-A l2O3三元系相图,确定配料组成点落入C A-CA2-MA分三角形内。
具体的配料组成中,白云石粉与工业氧化铝粉的质量比为45 55。
表1 原料的化学组成(w)Tab le1C hem i c a l composition o f st a rting m ater ia ls%M gO C a O S i O2Fe2O3A l2O3灼减白云石20.1531.31 1.670.180.2246.53工业A l2O3---0.0799.310.62 1.2 水泥的试验过程与性能测试将原料按比例配料后放入 305mm 305mm的*陕西省自然科学基金项目(2004E107)。
段锋:男,1970年生,硕士,讲师。
E-m ai:l x j dd@f163.co m收稿日期:2006-10-12球磨机研磨混合30m i n后,用液压机以60M Pa的压力成型为 36mm 50mm的试样。
成型后的试样放入烘箱中,在110 温度下烘干24h,然后放入高温炉内,在1600 保温3h烧成。
将烧结产物破碎、研磨,得到含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥。
对产物进行XRD分析和SE M观察及EDS微区成分分析;测定了含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的凝结时间(水泥净浆法)和耐火度。
作为对比,同时测定了拉法基铝酸盐水泥(Secar71)的耐火度。
1.3 浇注料的制备与性能测试以优质铝矾土为骨料和细粉,分别使用本试验所制备的含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥和Secar71与尖晶石的混合物作为结合剂,按表2配料。
将浇注成型后的坯体在空气中自然养护24h,脱模后,在烘箱内于110 下干燥24h,分别测量其干燥后强度。
表2 浇注料的组成(w)Tab l e2Compositi o n o f castab l e s%原 料粒度/mm试样a试样b3~52525铝矾土熟料<34040<0.0882727含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥<0.0748-拉法基铝酸盐水泥<0.074-4镁铝尖晶石细粉<0.074-4采用静态坩埚法进行抗渣性试验,试样配料组成见表3。
分别以本次研制的含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥和拉法基铝酸盐水泥为结合剂,以刚玉为骨料和细粉,浇注成外形100mm 100mm 100mm,中心孔尺寸为 40mm 50mm的坩埚试样,养护24h 后,在110 下烘干24h。
称取邯郸钢厂的转炉终渣(化学组成(w):Fe O18%,Ca O55%,M g O8%,S i O2表3 抗渣试样的组成(w)Tab l e3Compos ition o f specm i en s f o r s l a g corros i o n test%原 料试样1试样2试样3试样4电熔白刚玉(<1mm)10101010电熔致密刚玉1~3mm18181818 3~5mm12121212 5~8mm30303030板状刚玉(<0.044mm)15151515活性氧化铝微粉(<0.044mm)10101010拉法基铝酸盐水泥(CA-71)(<0.074mm)5--2.5拉法基铝酸盐水泥(CA-80)(<0.074mm)-5--含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥(<0.074mm)--5-镁铝尖晶石细粉(<0.074mm)---2.5六偏磷酸钠(外加)0.20.20.20.2加水量(外加)4.8 4.8 4.84.817%,其他2%)65g装入坩埚中,然后放入高温电炉中煅烧,在1600 下保温3h,待电炉完全冷却后将试样取出。
沿坩埚直径方向将其切开,测量钢渣侵入深度,并依次划分为变质区和未变区。
采用扫描电镜(SE M)和能谱仪(EDS)对其进行观察和微区成分分析。
2 结果与讨论2.1 新型铝酸盐水泥的物相组成及反应过程图1为新型铝酸盐水泥的XRD图谱。
可以看出,水泥试样中的主要矿物相为CA、CA2、MA,与理论计算相吻合,说明反应较彻底,各相已基本达到平衡。
少量的CF2以及C2AS相,由于含量很少,XRD分析未发现。
白云石和氧化铝的混合物在加热过程中,可能发生白云石的热分解反应,镁铝尖晶石的形成反应,一铝酸钙的形成反应,二铝酸钙的形成反应等。
根据文献[12],白云石的热分解反应发生在700~900 温度区间,而形成镁铝尖晶石和铝酸钙的固相反应往往发生在1000 以上,所以,白云石和氧化铝的混合物在加热过程中将依次发生以下反应:1)700~900 白云石的分解反应:Ca M g(CO3)2775Ca M g(1-x)(CO3)(2-x)+x M g O+x CO2(g)C a M g(1-x)(CO3)(2-x)900C a O+(1-x)M gO+(2-x)C O2(g)其中0 x 12)1000 以上的反应:Ca O+A l2O3 Ca A l2O4A l2O3+M gO M gA l2O4A l2O3+C a A l2O4 Ca A l4O7当所有的化学反应进行完毕后,进入到新型铝酸盐水泥的烧结和致密化过程。
2.2 水泥的凝结时间、耐火度和结合强度用水泥净浆法测定了含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的凝结时间。
结果表明,其初凝时间为280m in,终凝时间为320m i n,属于正常凝结时间。
同时也测定了新型铝酸盐水泥的耐火度为1630~1650 ,而法国拉法基铝酸盐水泥(Secar71)即纯铝酸钙水泥的耐火度为1610~1630 。
这表明新型铝酸盐水泥由于引进了镁铝尖晶石而使其耐火度提高(镁铝尖晶石的熔点为2135 ,一铝酸钙的分解熔融温度1608 ,二铝酸钙熔点为1750 ,所以含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的耐火度高于纯铝酸钙水泥的)。
表4为不同水泥结合高铝浇注料试样的强度。
从表4可以看出,采用本试验所制备的含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥为结合剂(加入8%)制备的高铝矾土浇注料试样a,其1d的结合强度同采用添加拉法基铝酸盐水泥(加入4%)与镁铝尖晶石细粉(加入4%)的浇注料试样b强度相当,但含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥是采用廉价的白云石和氧化铝制备而成,且镁铝尖晶石是原位反应生成的,比拉法基铝酸盐水泥与镁铝尖晶石细粉经机械混合后的物料更加均匀。
表4 水泥结合浇注料试样的1d强度Tab le4S treng t h o f castab l e s a ft e r one day cur ing试 样试样a试样b 抗折强度/M Pa3.6 3.6耐压强度/M Pa18.220.32.3 新型铝酸盐水泥结合浇注料的抗渣性静态坩埚抗渣试验后试样的照片见图3。
从图中明显看出,渣蚀后的试样均有明显的因熔渣渗透而产生的变质层。
以拉法基铝酸盐水泥为结合剂的试样1、2渣侵蚀后的平均渗透深度为25mm,试样的坩埚中已无残渣,坩埚侧壁已全部被渗透并膨胀裂开;以本次研制的含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥为结合剂的试样3渣侵蚀后的平均渗透深度为15mm,坩埚中渣剩余较多,坩埚侧壁侵蚀较浅;以拉法基铝酸盐水泥与镁铝尖晶石细粉的混合物为结合剂的试样4渣侵蚀后的平均渗透深度为20mm,坩埚中渣有一定残留,坩埚侧壁侵蚀深度介于试样1与试样3之间。
所以,不含镁铝尖晶石的试样1、2的抗渣渗透性远不如含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥的试样3和加入镁铝尖晶石细粉的试样4。
图3 抗渣试样的照片F ig.3Pho t o s o f corroded specm i en s由此可见,本次研制的含镁铝尖晶石的铝酸盐水泥有优良的抗渣侵蚀性。