近年来,随着耐火材料行业的不断发展,二氧化硅微粉厂家对微粉的研究和应用越来越广泛,提高耐火材料的等级和性能越来越明显。二氧化硅微粉的工业制备方法有两种:粉碎法和聚集法;微粉的特点是高比表面积和高表面活性,可用于促进烧结、粘结和改善耐火材料的性能。二氧化硅微粉的科学分类方法是:微粉的粒径为10-103μm;细颗粒(微粉)的粒径为0.1-10μm;超细颗粒(超细粉末)的粒径为1-102纳米;超细颗粒的粒径小于1nm。耐火材料生产中应用较多的微粉有Si02微粉、A1203微粉、碳化硅微粉、莫来石微粉、尖晶石微粉、锆英石微粉、金属铝微粉、金属硅微粉等,微粉加入量一般较少,但效果明显。
1.二氧化硅微粉在不定形和松散耐火材料中的应用及发展。
随着耐火行业的进步,浇注料从普通浇注料到低水泥浇注料和超低水泥浇注料的发展,相应的结合剂从简单地采用水玻璃、矾土水泥、磷酸盐类等发展到少量纯铝酸盐水泥与活性微粉和添加剂结合使用,大大改善了浇注料的性能,使浇注料的应用范围越来越广。
低水泥耐火浇注料的关键是二氧化硅微粉和外加剂的结合。硅灰的主要成分是非晶质无定型的二氧化硅,比表面积大,表面高,容易吸水团聚。二氧化硅微粉在水中形成胶体颗粒,当存在分散剂时,防止颗粒之间的吸附聚,同时微粒周围吸附分散剂形成溶煤层,增大了浇注料的流动性。也就是说,加入二氧化硅超微粉和适当的分散剂,可以降低耐火浇注料的施工用水量,提高流动性。浇注料的硬化主要是由于水泥水化结合和活性二氧化硅粉遇水结合的共同作用,硅粉的类型和加入量对浇注料的工作性能和理化指标有显着影响,因此必须认真选择硅粉,确保浇注料的佳性能,氧化铝粉对确定浇注料的浇注性能和高温下石化程度也很重要。
在1300-1400℃时,氧化铝和二氧化硅的微细粉末反应形成莫来石(如果Ca0含量很低),莫来石化决定高温强度的发展,提高了浇注料的高温热力学性能。氧化铝微粉的类型(如颗粒大小、晶粒大小等)对浇注料的浇注性能和其他性能也有重要影响。以二氧化硅微粉、活性氧化铝微粉、纯铝酸盐水泥及添加剂组成的组合系统,根据使用条件的不同,配合叶蜡石粉、高铝刚玉粉、镁砂粉、蓝晶石粉、莫来石粉、尖晶石粉等,以刚玉、特级矾土、硬质粘土、一级矾土、轻质粘土等作骨料,对各组分的加入量作精心的试验调整,开发出了一系列性能优异的低水泥浇注料。主要产品有:炉外冶金用喷枪、钢包底浇注料、钢包打结料、轻质浇注料、加热炉嘴砖、加热炉浇注料、钢包底吹氩透气砖、电热水冷包盖浇注料、钢纤维增强浇注料等,品种齐全,适用范围广,大大提高了产品性能,延长了使用寿命,逐步淘汰了以往靠矾土水泥与水玻璃结合而成的产品。
采用超细粉末分散效果,减少了喷涂施工用水量,提高了材料密度。超细粉微粉可以填充材料的粒子间隙,使组织致密,提高材料强度的超细粉微粉比表面积大,具有较高的活性,易于烧结,配合适当的数量,可以增加固结合,使材料在较低的温度下形成陶瓷结合的机会增加,强度提高添加二氧化硅微粉、氧化镁超细粉开发出镁钙喷涂、镁喷涂等散状耐火材料,用于炉子、钢包和中间包的补充,取得了良好的效果。
二氧化硅微粉和水化的氧镁浆可以形成良好的网状链,直到1200℃燃烧,链的性态没有大的变化,确保浇注料具有高中温度燃烧后的强度。以硅微粉、中品位镁粉和添加剂为组合体系,以中品位氧化镁为骨料,研制了镁质挡渣墙和冲击板,并应用于连铸中间包,取得了良好的效果。其他无水泥浇注料和自流浇注料正在开发中,将进一步改善浇注料的理化性能和施工性能,应用领域更加广泛。
2、微粉在定型制品中的应用开发
由于表面缺陷多,表面颗粒活化无序,微粉具有高能态和高活性的特点,可以促进烧结过程,降低烧结温度。微粉量加入5%明显有促进烧结的作用。微粉的加入有几个作用;一是填隙缩小了孔隙,加入量不宜过大,否则堆积密度小,填料无法密实,导致密实度不足;其次,微粉分布在颗粒的边缘,由于其表面活性和颗粒的可移动性,可以在较低的温度下与颗粒很好地结合,封闭部分孔隙,从而使产品致密化,增强强度,促进烧结。只有当微粉的粒度小于5微米时,这种效果才明显..利用这一特性,在烧制的耐火制品中加入微粉可以提高制品的强度、密度等性能。以优质高铝矾土熟料
以硬粘土熟料为基料,加入适量的硅线石或应时和A1203微粉,有效提高材料的抗蠕变性能,研制出性能优异的低蠕变高铝砖粘土砖。该砖已在钢厂热风炉上推广使用。利用优质高铝熟料和适量锆英石微粉,研制出抗热震铝锆砖,并在水泥回转窑上推广使用。经过10多次热震试验(快速加热到1100℃,用水冷却),砖除了一些轻微的表面裂纹外,仍然保持良好。在氧化铝滑板和水口砖中加入活性A1203微粉后,可降低孔隙率,提高热稳定性和抗侵蚀性。利用微粉的高能态和高活性的特点,将铝微粉和碳化硅微粉添加到镁碳和铝镁碳耐火制品中,提高了含碳材料的抗氧化性和高温力学性能,开发了电炉、炼钢转炉、钢包、钢包和提钒转炉用镁碳砖。通过添加Si02微粉和A1200微粉研制了镁铝尖晶石不烧砖和氧化铝尖晶石不烧砖,分别用于回转窑和连铸中间包工作层,取得了良好的效果。
除了常用的Si02微粉和A1200微粉外,越来越多的其它微粉得到了广泛的应用,这些二氧化硅微粉主要包括各种氧化物(如Zr02、Mg0、Be0、Ti02等)、硅酸盐(如ZrSi04、Mg0、Si02、2Mg0、Si02等)、钛酸盐、氮化物(如Si204、ALN、BN、TiN等)、碳化物(SiC、WC、TiC、B4C)和硼化物(如TiB2、ZrB2等),众多的特殊形耐火材料和功能耐火材料也越来越多地应用这些微粉。相信随着人们对微粉的认识及性能的研究,二氧化硅微粉的应该领域将越来越广,且能大大改进和提高产品的性能。