不定形耐火材料的结合方式及常用结合剂教材

浅析不定形耐火材料用结合剂的分类及结合方式摘要：浅析不定形耐火材料中使用的结合剂定义、分类、结合形式，以及所存在的问题。

关键词：结合剂分类形式不定形耐火材料应用一、引言对于耐火材料来说，其主原料非常重要，但其结合剂也是不可缺少的成分之一。

要生产出高质量的耐火材料，除了要选用优质的原料以外，还要对结合剂的问题有所注重，它起到的作用也很大。

特别是对于一些不定形耐火材料，其结合剂也决定着产品的功能。

这就是说不定形耐火材料不象成形产品那样需要成形烧成，它也有多种不同成形的方法。

近年来随着不定形耐火材料的迅速发展与施工方法的改进，对结合剂也寄于了更大的期望，它在耐火材料应用领域的地位也变得更加重要。

二、概念及要求至于结合剂的概念，下定义也是比较困难的，有着不同的说法。

在此一般是指：将耐火粗颗粒料和粉料组成的散状耐火材料胶结在一起的物质，称“胶结剂”或“粘结剂”。

按此定义，其结合剂应具有以下几项性能：①能常温硬化；②硬化时体积变化；③到高温时也有强度；④不能降低耐火性能；⑤对人体和环境没有影响；⑥成本低；⑦供应稳定等。

如高铝水泥，硅酸钠和磷酸铝都能满足以上要求，并有了广泛应用，所以它在耐火材料中应用也应如此。

三、分类方法在耐火材料结合剂的分类上，其方法也有多种，只从硬化作用角度上来进行分类，一般情况下需考虑到粘着结合和陶瓷结合两方面并用的因素。

但是，对于不定形耐火材料来说，只需考虑粘着结合的分类就行（见图1所示）。

四、结合方式一般来说，结合剂在不定形耐火材料中的硬化作用，它可以分为多种结合形式，其结合形式也有各自的适用范围与特点。

现就各种结合方式进行分析。

1）粘着结合。

在反应结合中不加硬化剂或者有机磷膏状剂等，且不发生硬化反应，依靠粘着性进行结合。

实际上就是与高温下的陶瓷结合并用，在硬化时必须加热，且不定形耐火材料过去多半利用粘着结合，使用纸浆废液、糊精、羧基甲醚纤维素作结合剂。

浇注料、耐火可塑料、喷补料、火泥等，就是被粘着的耐火材料，主要使用该结合剂。

不定形耐火冶金备件材料不定形耐火材料是由一定级配的耐火骨料状和粉状物料与结合剂、外加剂混合而成，不经成型和烧成工序而直接使用的耐火材料。

冶金备件不定形耐火材料具有工艺简单、生产周期短、节约能源、成本低廉、使用时整体性好、便于机械化施工等特点。

不定形耐火材料分致密材料和隔热材料两大类。

其命名方法很多，以整个混合料的主要化学成分（矿物组成），和（或）决定混合料特性的骨料性质分类，如高铝质、黏土质、硅质、镁质、尖晶石质、含碳质、碳化硅质等。

冶金备件按其施工方法分类有耐火浇注料，耐火捣打料，耐火可塑料，耐火喷涂料，耐火涂抹料，耐火投射料，耐火压人料，耐火泥浆等。

耐火浇注料耐火浇注料是一种不经锻烧、加水搅拌后具有较好流动性的新型耐火材料，是不定形耐火材料中的一个重要品种。

由耐火骨料、耐火粉料和胶结剂（或另掺外加剂）按一定比例组成的混合料。

可以以散状形式出厂，也可制作成预制件。

1 硅酸盐水泥结合耐火混凝土硅酸盐水泥结合耐火混凝土是以普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥为胶结料，与耐火骨料、粉料配制而成。

其使用温度为700~1200弋，可用于整体承重耐热结构和窑炉内衬，冶金备件特别是在热工设备基础和底板烟道、烟囱内衬以及热贮矿槽等工程中应用较多。

2铝酸盐水泥结合耐火浇注料按胶结剂种类可分为矾土水泥耐火浇注料、低钙铝酸盐水泥浇注料和纯铝酸钙水泥耐火浇注料等。

近年来发展和广泛使用的低水泥系列耐火浇注料，是指铝酸钙木泥加人量低于8%的可浇注耐火材料。

要求浇注料中CaO的质量分数小于2.5%。

其主要品种有低水泥（w( CaO)含童1% ~2.5%)、超低水泥U(CaO)含量小于1%)和无水泥（不大于0.2%)耐火浇注料。

根据其材质品种，可分为硅酸铝质、莫来石质、刚玉质、镁铝质、尖晶石质、含碳与碳化硅质等低水泥系列耐火浇注料。

微粉和超微粉以及外加剂的应用是低水泥系列耐火浇注料的关键技术之一。

凝结.硬化机理是由水泥的水合结合和微粉的凝聚结合共同作用的结果。

磷酸盐结合剂及其结合的高铝质不定形耐火材料(2011年初稿，2015年增改稿)孙庚辰（中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，河南洛阳471039）1 引言不定形耐火材料结合剂分水合结合、化学结合和凝聚结合。

化学结合剂中，磷酸盐结合剂是该类结合剂中重要结合剂之一【1,2】。

磷酸盐一般以xM2O²yP2O5组成来表示，按x/y的比值R可分为正磷酸盐（R=3）、聚磷酸盐（2>R>1），偏磷酸盐（R=1）、超磷酸盐（1>R>0）和五氧化二磷（R=0）。

本文的磷酸盐指的是正磷酸盐，化学式为M3PO4，结构为含有1个磷原子的结构，且主要讨论正磷酸（H3PO4）和磷酸二氢铝 [Al(HPO4)3]结合剂。

正磷酸与碱性氧化物反应太剧烈，因此不适合作碱性耐火材料的结合剂。

磷酸与酸性氧化物常温下几乎不反应，也不硬化，因此也不适合作酸性耐火材料的结合剂。

磷酸与两性氧化物常温下（如Al2O3）反应会生成坚硬的固体，且它们之间的反应速度可以控制，因此特别适合作高铝质耐火材料的结合剂。

磷酸盐结合的高铝质耐火材料有如下特点：1)不受气温的影响，尤其是冬季，凝结快易脱模，不会产生裂纹；2)在热态下无低强度区（尤其在中、低温时强度大）；3)高的耐火性；4)优良的抗渣性；5)抗爆、抗热震性好。

我国高铝耐火原料资源丰富，性能优良，我国耐火材料工作者也对磷酸盐结合的高铝质耐火材料做了大量研究工作。

现将磷酸盐结合高铝质耐火材料研究结果综述如下，供大家使用参考，不妥之处请批评指正。

2.磷酸盐结合剂的物理化学性质【3-7】2.1磷酸无水纯净的磷酸为无色的斜方柱状晶体，易溶于水，熔点42.35‵，P2O5=72.4%。

磷酸一般为无色粘稠的液体，是不挥发非氧化性中强酸。

磷酸为高沸点的三元酸（k1=7.1³10-3，k2=6.3³10-8、k3=4.4³10-3），与大多数金属易迅速反应，析出氢气和生成相应的磷酸盐；与碱性氧化物反应可以生成三种类型的盐（正盐、一氢盐、二氢盐），至于生成那种盐主要根据磷酸与碱的量来确定，一般与弱碱性氧化物作用以生成酸式磷酸盐为主。

第7章不定形耐火材料不定形耐火材料是由合理级配的粒状和粉状料与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接供使用的耐火材料。

通常，对构成此类材料的粒状料也常称骨料；对粉状料称掺合料；对结合剂称胶结剂，这类材料无固定的外形，可制成浆状、泥膏状和松散状，因而也通称为散状耐火材料。

用此种耐火材料可构成无接缝的整体构筑物，故还称为整体性耐火材料。

不定形耐火材料的基本组成是粒状和粉状的耐火物料。

除极少数特殊情况外，一般皆加入不同品种和适当数量的结合剂。

为改进其可塑性，可加少量适当的增塑剂。

为满足其它特殊要求，还可分别加入少量适当的促硬剂、缓硬剂、助熔剂、防缩剂和其它外加剂。

不定形耐火材料的种类很多，可依所用耐火物料的材质而分类，也可按所用结合剂的品种而分类。

通常，多根据其工艺特性分为浇注或浇灌耐火材料(简称浇注料或浇灌料)、可塑耐火材料(简称可塑料)、捣打耐火材料(简称捣打料)、喷射耐火材料(简称喷射料)、投射耐火材料(简称投射料)和耐火泥等。

耐火涂料也可认为是一种不定形耐火材料。

不定形耐火材料的化学和矿物组成主要取决于所用的粒状和粉状耐火物料。

另外，还与结合剂的品种和数量有密切关系。

由不定形耐火材料构成的构筑物或制品的密度主要与组成材料及其配比有关。

同时，在很大程度上取决于施工方法和技术。

一般而言，与相同材质的烧结耐火制品相比，多数不定形耐火材料由于成型时所加外力较小，在烧结前甚至烧结后的气孔率较高；在烧结前构筑物或制品的某些性能可能因产生化学反应而有所变动，有的中温强度可能稍为降低；由于结合剂和其它非高温稳定的材料存在，其高温下的体积稳定性可能稍低；由于其气孔率较高，可能使其耐侵蚀性较低，但耐热震性一般较好。

表7-1 各种不定型耐火材料及其主要特征通常，不定形耐火材料的生产只经过粒状、粉状料的制备和混合料的混练过程，过程简便，成品率高，供应较快，热能消耗较低。

根据混合料的工艺特性采用相应的施工方法，即可制成任何形状的构筑物，适应性强，用在不宜用砖块砌筑之处。