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高鋁水泥與磷酸鹽結(jié)合劑在耐火澆注料的使用
磷酸鹽結(jié)合劑的物理化學(xué)性質(zhì)
無水純凈的磷酸為無色的斜方柱狀晶體，易溶于水，熔點(diǎn)42℃，P205＝72%。磷酸一般為無色粘稠的液體，是不揮發(fā)非氧化性中強(qiáng)酸。磷酸為高沸點(diǎn)的三元酸（k1－7．1X10-3，k2＝6．3X10-8、k3＝4．4×10-3），與大多數(shù)金屬易迅速反應(yīng)，析出氫氣和生成相應(yīng)的磷酸鹽：與堿性氧化物反應(yīng)可以生成三種類型的鹽（正鹽、一氫鹽、二氫鹽），至于生成那種鹽主要根據(jù)磷酸與堿的量來確定，一般與弱堿性
氧化物作用以生成酸式磷酸鹽為主。
磷酸二氫鋁
磷酸二氫鋁膠結(jié)劑是由磷酸（HPO1）和氫氧化鋁A1（OID為原料配制的：將15．9g的磨細(xì)的A1（OlD）3與濃度為60％（比重1．42g／cm）的100gHO，混合后，加熱到60－80℃，約1h，或煮沸8－10min。正磷酸（HPO1）和氫氧化鋁反應(yīng)的中和程度（Nm）不同而形成各種磷酸鋁膠結(jié)劑，這里的Nm＝A1O／PO100％（克分子）。正磷酸HPO的中和程度最小Nm＝0，磷酸鋁APO的中和程度最大Nm＝100％。中和程度對(duì)磷酸鹽膠結(jié)劑的膠凝性能影響最大，只有酸性磷酸鹽（Nm100％）才具有膠凝性能。Nm為3367％的磷酸鋁膠結(jié)劑都具有良好的膠凝性能。以Nm＝35－48％水分不大于60％的膠結(jié)劑的膠凝性為最好中和程度Nm〈30％的磷酸鋁是透明的粘稠液體，Nm＝30－70％的是乳白色的粘稠懸浮液。大多數(shù)人認(rèn)為磷酸鋁溶液是由HA1（PO1）22H0組成的。這些溶液是一種無毒的多電解質(zhì)溶液，對(duì)皮膚的侵蝕比水玻璃小得多。
磷酸鹽結(jié)合的高鋁質(zhì)耐火材料膠凝硬化和增強(qiáng)機(jī)制
磷酸鹽結(jié)合的高鋁水泥質(zhì)耐火材料的硬化機(jī)理是磷酸鹽膠結(jié)劑與物料的化學(xué)反應(yīng)和黏附膠結(jié)的結(jié)果�；瘜W(xué)反應(yīng)是由于生成含水的磷酸二氫鋁，磷酸一氫鋁以及它們的聚合作用。膠結(jié)劑中的正磷酸和磷酸鹽完全中和時(shí)則生成不溶于水的磷酸鋁，從而材料具有強(qiáng)度。
膠結(jié)劑中原有的或新生成的不同中和程度的磷酸鹽起初在材料中處于膠體狀態(tài)，而材料顆粒表面上存在一層磷酸鹽或正磷酸鹽的膠體薄膜，起黏附作用，但強(qiáng)度較低。在干燥過程中，材料受熱而失去物理水和部分化學(xué)結(jié)合水，提高了磷酸鹽的濃度。同時(shí)，加熱過程中磷酸鹽與氧化物反應(yīng)，磷酸二氧鋁轉(zhuǎn)化為磷酸一氫鋁，這樣材料由黏附作用轉(zhuǎn)化為化學(xué)作用。
加熱有助于膠結(jié)劑中產(chǎn)生新的化合物，也提高了黏附性能，且膠體狀的磷酸鹽轉(zhuǎn)變成結(jié)晶狀的，因此，材料強(qiáng)度得到提高。隨著加熱溫度提高，強(qiáng)度進(jìn)一步提高，是由于形成AIPO4和A1の2的鏈狀和環(huán)狀四面體構(gòu)成聚合骨架的結(jié)果。
磷酸鹽結(jié)合的高鋁質(zhì)耐火材料在中溫下（300－1000℃）加熱實(shí)際上沒有強(qiáng)度損失，或損失不大。這是因?yàn)榛瘜W(xué)結(jié)合水是逐漸失去的，磷酸鹽膠結(jié)作用逐漸被陶瓷結(jié)合作用所代替的緣故。些磷酸鹽在1000－1200C由結(jié)晶狀態(tài)轉(zhuǎn)化成液相，在此溫度范圍內(nèi)材料存在液相是有利的，它可以加速材料的低溫?zé)Y(jié)，提高材料的強(qiáng)度。
磷酸鹽結(jié)合的高鋁質(zhì)不定形耐火材料
我國于70年代初研制了性能優(yōu)良的用于砌筑高爐用的高鋁磚的701泥漿。其配比為，A2O3含量＞70％的高鋁礬土熟料，粒度要求＜0．125mm，其中＜0．088mm占65－80％，結(jié)合劑為濃度85％，比重1．7的工業(yè)磷酸15－17．5％（外加），增塑劑為濃度1－4％的牛皮膠水18－24％（外加）。環(huán)境溫度20℃，以上，泥漿經(jīng)24h困料后即可使用。
該泥漿還可用于焦?fàn)t噴補(bǔ)。701泥漿性能如下：耐火度＞1770℃，抗渣，抗鐵性能均優(yōu)于鋁酸鹽水泥，熱膨脹率與高鋁磚近似，加熱到1400C為1～－1．2％：加熱到300℃以上就具有一定的粘結(jié)強(qiáng)度，1400℃燒后冷態(tài)強(qiáng)度為4．0－12．0MPa：1350℃的熱態(tài)粘結(jié)強(qiáng)度為1．2－5．0MPa：該泥漿保水性好，採磚時(shí)間（粘結(jié)時(shí)間）20－30s不流淌，無花臉和空隙。
