耐火浇注料用软质黏土结合剂都有哪些性能？
发布日期： 2020-07-24 10:34:07 阅读量（1138） 作者：黏士是一种以含水硅酸铝矿物为主的集合体。根据在水中的分散性和可塑性的不同，分为硬质黏土和软质黏土，前者需煅烧成熟料后使用，后者则可直接使用。软质黏土是耐火材料和陶瓷等工业部门的重要原料。在耐火材料工业中，因为它具有良好的分散性、可塑性和烧结性等性能，是制造硅酸铝质砖和碳化硅砖等耐火砖的良好结合剂，也是近年来不定形耐火材料使用最广泛的一种结合剂。所以，软质黏土又称为结合黏土。
软质黏土的杂质较多，致使外观颜色变化较大，有灰色、深灰色和黑色的，也有白色、灰白色、紫色、淡红色和米黄色的。黏土系由细小颗粒组成的，其状态和结构多种多样，有粒状、块状、球状、片状和纤维状等，硬度很低，手触表面有滑腻感。
软质黏土一般系由高岭石组成的，其化学式为Al2O3·2SiO2·2H2O，理论成分为煅Al2O3 39.5%、SiO2 46.5%和H2O 14%。在耐火材料工业中，部分地区用软质黏土的化学成分、真密度和耐火度，列于表1。从表中看出，软质黏土的产地不同，其化学成分也不同，真密度和耐火度也随之不同。都是宜兴泥，因矿点不同，Al2O3含量不同，RO即MgO和CaO的合量相差3倍多，R2O即K2O和Na2O的含量相差10倍多，致使耐火度约降低140℃。
表1软质黏土的化学成分、真密度和耐火度
软质黏土的矿物组成，因产地而异，其主矿物一般为高岭石或无序高岭石、多水高岭石和水白云母等;少量或微量的伴生矿物有石英、蒙脱石、伊利石、云母或多水高岭石等。软质黏土中含有微量的蒙脱石和伊利石，有利于黏土的分散和烧结。该类黏土一般可作耐火浇注料的结合剂。叙永泥的主矿物为叙永石，即多水高岭石。
软质黏土的颗粒大小及形状，直接影响其可塑性、干燥性能和烧结性能。一般来说，黏土的颗粒是很微小的，含有石英较多时，颗粒显得大些。伊舒等地的黏土和苏州泥，小于5μm的细颗粒占70%~97%;广西泥和永吉泥的颗粒分析：小于5μm约占55%，5~25μm，35%~39%;大于25μm，6%~11%。
软质黏土的工艺性能，即可塑性、干燥性能和烧结性能是由其颗粒大小和化学一矿物组成决定的。
软质黏土的可塑性系指黏土与适量水混练制成泥球，在外力作用下产生变形而不开裂和解除外力后能保持原形状的能力。它与矿物成分、分散度、有无电解质、分散相和分散介质间的关系等因素有关。可塑性指标系指一定直径的泥球受外力作用后刚出现裂纹时的应力与应变的乘积。同时，测定其相应的含水率。可塑性指标(S)按下式计算：
S=(d-b)P
式中d——试验前的泥球直径，cm;
b——试验后的泥球高度，cm;
P——出现裂纹时的泥球负荷，kg。
软质黏士在水中具有较好的分散性，并能形成悬浮液。其水用量是有一定的限度的。所谓塑限系指黏土由固体状态进入塑性状态时的含水量;其液限系指黏土由流动状态进入塑性状态时的含水量。液限与塑限之差则称为可塑性指数。表2为某些软质黏土的可塑性性能。
表2某些软质黏土的可塑性性能
软质黏土还具有离子交换性和触变性，因此可作为耐火材料的结合剂。
软质黏土的干燥性能系指其加水拌和干燥后的线收缩、显气孔率和结合强度等。例如，苏州泥的线收缩为4.6%，显气孔率为45.2%，结合强度为0.99MPa。而星子高岭土分别为6.4%、46%和0.55MPa。试样的结合强度系指其在空气中干燥后的耐压或抗折强度，因此也称为干燥强度。该性能与黏土的结合力和分散度有关，即黏土的分散度越高，其结合力越强，干燥强度也越高。
软质黏土的烧结性能系指烧结温度及其温度范围，一般通过测试显气孔率、体积密度、体积收缩或线收缩、吸水率等性能之间的变化关系确定。在烧结过程中，黏土发生复杂的物理化学变化。当加热至某温度并出现液相时，液相填充在黏土颗粒之间，由于表面张力的作用，使其颗粒间距缩小。随着温度的升高和液相量的增加，致使显气孔率降低、体积密度提高，线收缩和吸水率变小。当气孔率降到最小值和体积密度提高到最大值时，其对应的温度为开始烧结温度。继续升温后，气孔率和体积密度无显著变化。持续一段时间后，随着温度的升高，液相量不断增加，各种反应趋于完结，结晶相进一步成长和发育，致使黏土组织结构致密化，即称为烧结。此时，其气孔率又有所增大，体积密度也略有下降，并出现了过烧膨胀，相对应的温度为终了烧结温度。开始烧结与终了烧结的温度差，称为烧结温度范围。软质黏土的烧结温度范围一般为100-500℃。某些软质黏土的烧结性能，列于表3。
表3某些软质黏土的烧结性能
图1Al2O3-SiO2-K2O三元相平衡图
苏州泥加热至1300℃左右时方开始烧结，到1500℃时仍没有完全烧结，即体积密度和显气孔率无显著变化;加热到1600℃时，吸水率为5%，体积密度略有降低，显气孔率有所增大，基本达到了烧结程度。由此可见，苏州泥的烧结温度高，烧结温度范围大。也就是说，苏州泥烧结困难，不易直接作耐火材料的结合剂。
图2为宜兴泥的烧结性能。从图中看出，1000℃时的显气孔率为34%、体积密度为1.78g/cm3;1150℃时的显气孔率为6.5%、体积密度约为2.6g/cm3。此时测定其吸水率为3%。即1150℃已开始烧结，到1400℃烧结已基本完成。该黏土的烧结性能比苏州泥好，是一种低温型易烧结的软质黏土，烧结温度范围约为300℃。
软质黏土的烧后线收缩或体积收缩，是各不相同的，它与其化学矿物组成、分散度和烧成条件等因素有关。一般来说，黏土的可塑性越高，其收缩率也越大。由表3可见，复州泥因可塑性差，故收缩率很小;其他黏土的可塑性较好，因此收缩率较大。
图2宜兴泥的烧结性能
1一显气孔率;一体积密度
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