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欧宝平台登录:耐火材料结合剂磷酸盐最后一种厉害了!
更新日期:2022-05-08 01:26:44 来源:欧宝足球直播 作者:欧宝直播足球直播

  耐火材料结合剂磷酸盐,以酸性正磷酸盐或缩聚磷酸盐为主要化合物并具有胶凝性能的无机材料。它是由磷酸与氧化物或氢氧化物或碱反应生成的耐火材料结合剂。磷酸盐结合剂的结合形式属化学反应结合或聚合结合。磷酸与碱金属或碱土金属氧化物及其氢氧化物反应生成的结合剂多数为气硬性结合剂,即不须加热在常温下即可发生凝结与硬化作用。磷酸与两性氧化物及其氢氧化物或酸性氧化物反应生成的结合剂多数为热硬性结合剂,即须经加热到一定温度发生反应后方可产生凝结与硬化作用。磷酸盐用作耐火材料的结合剂在产生陶瓷结合之前的中、低温范围内具有较强的结合强度,所以被广泛用作不定形和不烧耐火材料的结合剂。

  分类磷酸盐的分类一般是以其化合物中所含的金属氧化物(M2O)与五氧化二磷(P2O5)的摩尔比(R=M2O//P2O5)来区分,其分类见表1。

  (1)正磷酸盐结合剂,即含一个磷原子化合物的结合剂,如磷酸二氢铝(Al(H2PO4)3)、磷酸一氢铝(Al2HPO4)3);

  (2)缩聚磷酸盐结合剂,即含2个磷原子以上的磷酸盐化合物,如三聚磷酸钠(Na5P3O10)、六偏磷酸钠((NaPO3)6)等。正磷酸盐结合剂又可按其化合物名称命名,主要有以下几种:磷酸铝结合剂,磷酸锆结合剂,磷酸镁结合剂,磷酸铬结合剂和复合磷酸盐结合剂等。适合作耐火材料结合剂的缩聚磷酸盐主要有:焦磷酸钠(Na4P2O7),三聚磷酸钠,六偏磷酸钠、超聚磷酸钠(Na2P4O11)等。

  由此可计算出所生成的不同磷酸盐中Al2O3与P2O5摩尔比,一般用此摩尔比的百分数来表示磷酸铝结合剂的中和度(Nm):

  磷酸铝结合剂加热过程中发生的相变化与其Al2O3/P2O5 摩尔比有关,以原始组成Al2O3/P2O5=0.43 为例,其加热过程相变化示于图4。Nm=0.43 的磷酸铝结合剂其组成物有Al2(HPO4)2,Al(H2PO4)3和ALH3(PO4)2•3H2O,3 种化合物加热过程相转变是不同的。但加热到约1300℃以上时均转变为AlPO4(鳞石英型的)。加热到大于1760℃时,AlPO4 也会逐渐分解成Al2O3,并逸出P2O5。

  用正磷酸与镁质材料反应制得,可采用的镁质材料有氧化镁、氢氧化镁、轻烧镁砂等、正磷酸与氧化镁反应生成的镁的磷酸盐中只有Mg(H2PO4)2 可溶于水中,其组成为11%MgO 和89%H3PO4,因此磷酸镁胶结剂就是磷酸二氢镁的溶液。磷酸二氢镁加热过程中会发生如下脱水和转化反应:

  磷酸铬结合剂用正磷酸与含铬材料反应制得。所用的含铬材料有铬酸酐(CrO3)、氧化铬、氢氧化铬、挥发性酸的铬盐或铬铁矿。用CrO3 制备时可将CrO3 直接加入浓度为60%的磷酸中搅拌即可制得。此种结合剂受热后CrO3 还原成Cr2O3,从而生成铬的磷酸盐。用其他含铬材料制备时,可用密度为1.7g/㎝ 3 的正磷酸混合,加热即可制得胶结性良好的绿色液体。磷酸铬结合剂的化学组成如表3 所示。

  复合磷酸盐结合剂有铝铬磷酸盐、镁铬磷酸盐和钠铬磷酸盐等结合剂。铝铬磷酸盐结合剂是用铝的磷酸盐与50%~60%铬的磷酸盐混合搅拌制得,以其组成为Al2O3•Cr2O3•2P2O5 的结合剂具有较好的胶结性能,这种结合剂可长期保存而不影响其结合性能。镁铬磷酸盐结合剂是用MgO 和Cr2O3 的混合物与正磷酸反应而制得。镁铬磷酸盐结合剂的化学组成列于表4。钠铬磷酸盐结合剂是用重铬酸钠Na2cr2O7•2H2O 与正磷酸混合反应制得。其配制比例为30%~60%的重铬酸钠,10%~70%的浓度为60%的正磷酸和适量的水,可视使用条件不同加以调整。

  三聚磷酸钠结合剂用正磷酸和纯碱为原料经过中和和聚合而制得的。三聚磷酸钠分子式为Na5P3O10,又称焦偏磷酸钠或三磷酸五钠。

  三聚磷酸钠为白色粉末,表观密度为 0.50~0.75g/Cm3,熔点为622 度,易溶于水,水溶液的pH 值为9.4~9.7。三聚磷酸钠在水中的溶解度有瞬时溶解度和最终(稳定平衡)溶解度之不同,在室温下瞬时溶解度约为35g/100gH2O,最终溶解度约为15g/100gH2O.其溶解度与温度的关系列于表5。用三聚磷酸钠作为碱性耐火材料的结合剂,加水溶解后会水解成磷酸二氢钠和磷酸一氢钠,此两种化合物会与碱性耐火材料中的MgO 反应生成钠镁磷酸盐而产生结合作用。

  六偏磷酸钠结合剂由纯碱和正磷酸制得磷酸二氢钠,再经加热脱水和缩聚而制得。制得的六偏磷酸钠熔体为玻璃状。此盐最早为格雷哈(Graham)发现,故又称为“格雷哈姆盐”。六偏磷酸钠是玻璃体状磷酸钠盐系列中的一种。其组成结构主要取决于Na2O/P2O5的比值。玻璃状磷酸钠盐的Na2O/P2O5 比值为1.0~1.7,而六偏磷酸钠中的Na2O/P2O5 比值为1。其结构为长链状,如下所示:

  玻璃状工业六偏磷酸钠在水中溶解缓慢,故用作耐火材料结合剂时须经过粉碎成粉末状方可加速其溶解,它可以任何比例与水混合。六偏磷酸钠水溶液的浓度与粘度和温度的关系见图5。

  同磷酸铝结合剂一样,磷酸锆结合剂中具有胶结性能的化合物为磷酸二氢锆和磷酸一氢锆,也即中和度Nm 在0.5~1 之间具有胶结性能。表2 为各种锆的磷酸盐的化学组成。

  磷酸锆结合剂搭配微孔结合剂使用,可有效降低陶瓷的烧结温度,延长陶瓷使用寿命!

  应用在耐火材料工业中,正磷酸盐主要用作中性和酸性耐火材料的结合剂,缩聚磷酸盐主要用作碱性耐火材料的结合剂。

  正磷酸盐结合剂的主要化合物为磷酸二氢盐和磷酸一氢盐,它们会与碱性耐火材料中的碱性氧化物,如MgO 和CaO 发生剧烈的中和反应而产生瞬间凝固,难以施工。同时由于凝固速度太快难以形成致密的结构,因此碱性耐火材料一般不用正磷酸盐作结合剂,而是使用缩聚磷酸盐作结合剂。

  正磷酸盐用作中性或酸性耐火材料结合剂时,视使用场合不同还须加少量的外加剂方可使用,如用于作耐火浇注料的结合剂时,必须加促凝剂,如铝酸钙水泥、电熔或烧结镁砂粉、NH4F 等,以便在施工完毕后能发生凝结与硬化作用。又如用作可塑耐火材料,修补料和捣打料的结合剂时,则须加保存剂,如草酸、柠檬酸、酒石酸等,以使其在储存和运输过程中酸性磷酸盐不与耐火材料中的氧化物(如Al2O3)反应生成不溶性的正磷酸盐,使混合料过早变干而失去作业性。

  碱性耐火材料所用的缩聚磷酸盐主要是三聚磷酸钠或六偏磷酸钠。缩聚磷酸盐水溶液呈碱性,pH8。缩聚磷酸盐须经水解方可与碱性耐火材料发生反应生成新物相而起结合作用。

  缩聚磷酸盐与碱性耐火材料的反应速度缓慢,因此用它们作为碱性耐火材料的结合剂时具有足够的施工时间。缩聚磷酸钙盐既可作不烧砖(如镁砖、镁铝砖、镁铬砖等)的结合剂,又可作浇注料、喷补料的结合剂。

  此外,缩聚磷酸盐也可作各种材质耐火浇注料的分散剂(减水剂),如作铝酸钙水泥结合的普通型、低水泥型、超低水泥型、耐火浇注料,以及自流型耐火浇注料、耐火泥浆等的分散剂。表6 为磷酸盐结合剂在耐火材料工业中的使用对象。

  在众多的磷酸盐陶瓷结合剂中,最具应用前景与发展前景的非磷酸锆结合剂莫属。

  磷酸锆是近年发展起来的一种新型多功能介孔材料,是著名的层状固体酸材料之一。磷酸锆具有层状化合物的共性,化学稳定性高,机械强度锆,既具有像离子树脂一样的离子交换性能,又具有像沸石一样的择形吸附和催化性能,具有较高的热稳定性、耐酸碱性和机械强度。

  磷酸锆作为陶瓷结合剂,添加量低,可将陶瓷烧结温度降低到700-800℃,可提高陶瓷低温烧结致密性、提高耐酸碱性能,延长使用寿命。返回搜狐,查看更多

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