SiO2超微粉在耐火浇注料中的应用
发布日期： 2020-04-29 14:46:10 阅读量（384） 作者：刘梓明目前用于耐火浇注料中的SiO2超微粉主要有两种：一种是高纯硅石制成的，另一种是生产金属硅或硅铁的副产品。这两种产品均为无定形的非晶质材料。前者呈颗粒状无活性;后者呈中空球状有活性，不团聚，填充性好。掺入浇注料凝结后，SiO2表面形成硅醇基，经干燥脱水架桥，形成硅氧烷网状结构，温度升高不易断裂，所以可提高浇注料的中温强度。在高温下，SiO2超微粉可与Al2O3生成莫来石，也有利于材料强度的提高。因此，SiO2超微粉在低水泥、超低水泥及无水泥浇注料中得到广泛应用。
SiO2超微粉与适当的分散剂共同使用，加入浇注料中，由于SiO2超微粉是具有明显球形的粒子，很容易进入浇注料中微小的空隙，加之粒径又小，所以不仅减水效果良好，而且提高了耐火浇注料的致密程度，使其在烘干后留下的孔隙减少，气孔率降低，从而提高了强度和高温使用性能。同时，活性SiO2超微粉在水中形成了胶体，胶体粒子在其周围吸附了分散剂形成溶媒层，从而增大了浇注料的流动性，改善了其成型性能。此外，由于SiO2超微粉的颗粒细小、表面自由能大、晶格缺陷多、活性大，在中、高温下较易发生固相烧结反应和与高铝质耐火材料中的Al2O3发生莫来石化反应，从而提高了低水泥耐火浇注料的烧后强度。
但当微粉加入量超过一定量后，随着SiO2超微粉加入量的增加，体系粘度不断升高。因为SiO2微粉与水反应形成水化产物，水化产物发生进一步聚合，增大了分子体积，浆体层流阻力增大，导致粘度上升，而会影响浇注料的施工性能。
李晓明等对由硅灰结合的浇注料进行了研究，所采用的硅灰(SiO2超微粉)的粒度小于1μm，其中小于0.15μm者约占60%，比表面为2×105cm2/g。为了确定SiO2超微粉加入量的影响，对超微粉加入量为3～15wt%的试样进行了强度、显气孔率和体积密度的测定。结果表明，随着超微粉加入量的增大，试样的冷态抗折强度(烘干后)和耐压强度均上升，当加入量达12wt%左右时，强度达到最高值，而后开始下降。而气孔率和体积密度则随超微粉加入量的增大而下降。考虑到试样中的相组成中不宜有太多的石英，以及强度和其它性能等综合因素，超微粉的加入量取5wt%左右为宜。
SiO2超微粉结合浇注料己成功地应用于生产。但是，由于这类浇注料主要依靠触变性成型和凝聚，加上超微粉的填充作用使物料变得致密，所以在施工上有一系列较严格的要求。首先，必须严格控制水的用量。超微粉的球形颗粒有相当好的减水作用，所以其浇注用水量要低于一般浇注料。对于I级高铝矾土而言，其加水量一般为5～6wt%左右，加入过多的水会使流变性过大而影响以后的烘干强度。其次，为了使触变性能充分发挥，搅拌时间必须足够，一般搅拌到5min以后才能充分体现其触变性。最后，由于超微粉的添充作用使浇注料中的气孔大都被填充，烘干时应慢一些。
SiO2超微粉结合的MgO基浇注料具有优良的常温物理性能。SiO2超微粉可明显降低MgO基浇注料中MgO颗粒的水化，使MgO基浇注料在烘烤过程中的粉化和开裂现象大为减少。同时，引入SiO2超微粉还可使浇注料具有良好的流变性。抗渣性能的优劣是影响MgO基浇注料使用寿命的关键，而SiO2超微粉与镁砂粉所构成的MgO基浇注料基质，对其抗侵蚀性起关键作用。魏耀武、李楠等研究了加入SiO2超微粉的MgO基浇注料的基质组成与抗渣性的关系，结果发现;随着SiO2超微粉加入量的增多，MgO基浇注料的抗熔渣渗透能力增强;SiO2超微粉加入量太低或太高都不利于MgO基浇注料抗侵蚀能力的提高，以加入3wt%左右为最好。此时，浇注料烧后的气孔率较低，同时浇注料本身的液相出现温度较高，而且与渣反应生成的低熔物及液相均较少。
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