镁质耐火浇注料是由镁质水泥、SiO2超细粉、水玻璃、磷酸盐等结合剂和少量添加剂,与镁质骨料按适当比例配制而成的碱性不定形耐火材料。它具有耐火度和荷重软化温度高、抗渣性能好等特点,在熔炼炉或有熔渣侵蚀等特殊的热工设备上应用较多,并取得了一定的效果。
镁质耐火骨料的品种较多,包括镁砂、镁橄榄石、铝镁质及铬镁质材料和废旧镁砖砂等。这些原料与不同的结合剂相结合,可制成不同的镁质浇注料。
1 SiO2超细粉结合镁质浇注料
以烧结镁砂为原料,SiO2超细粉作结合剂。镁砂颗粒的粒度组成为5.0~2.5mm 19%、0.5~1.0mm 46%、1.0~0.5mm 24%、小于0.5mm 11%;细粉为烧结镁砂筒磨粉,其中小于0.088mm粒度含量超过85%。浇注料采用振动成型法。为了调节硬化时间,加入了少量的缓凝剂。超细粉具有胶凝性,必须加入少量的分散剂,才能促使超细粉分散,常用分散剂是三聚磷酸钠,它的加入量视要求不同而定。
由于试样几乎全部由方镁石和镁橄榄石组成,说明经高温处理后,蛇纹石已分解成橄榄石。新生成的镁橄榄石与镁砂颗粒之间互相紧密结合,在镁砂颗粒间起着良好的联结作用,这是Si02超细粉结合镁质浇注料经高温处理后具有较高的强度,加热过程中强度降低不大的重要原因。
超细粉具有良好的流动性,减水效果显著,使镁砂的水化量显著减少,有利于降低浇注料的显气孑L率和高温收缩率。SiOz超细粉既可以与MgO和H。O作用生成蛇纹石或滑石,也可直接与水作用生成SiOz凝胶,它是浇注料强度的主要来源。为提高浇注料烘干强度,可适当多加SiOz超细粉。但是由于镁砂中含有一定量的CaO、Al2O3、Fe2O3等杂质,它们与Si02反应生成低熔点的硅酸盐,对浇注料的高温使用性能不利,另外,高温下生成的镁橄榄石的热稳定性较差,会影响浇注料的使用。因此,只要强度能达到施工要求,应减少超细粉的用量。
加入缓凝剂,会使浇注料的机械强度急剧降低,在实际生产中应尽量少用或不用。减少Si02超细粉的用量就可不用缓凝剂。
2 轻烧MgO结合镁质浇注料
碱性浇注料随着低熔物的加入,不可避免地会降低其高温性能,因此改用不含低熔物的结合剂,并且它不与镁砂中的杂质生成低熔物,对提高镁质浇注料的高温性能是很有意义的。原料以烧结镁砂为骨料,其粒度组成为:5.0~1.0mm 70%、1.0~0.5mm 15%、小于.5mm 15%;细粉采用烧结镁砂筒磨粉,其中粒度小于0.088mm的颗粒占85%。加入适量的缓凝剂和助结合剂制成镁质浇注料,添加少量外加剂,可制得烘干强度、烧后强度均较高的镁质浇注料。轻烧MgO结合的镁质浇注料抗水化性能良好。如果在浇注料中加入过多的轻烧MgO粉,则由于反应放热量大,致使浇注料温度升高,加速MgO的水化,使浇注料的凝结时间缩短,给施工带来不便。同时,由于热应力的作用,浇注料会产生许多裂纹而导致强度下降。反之,如果轻烧MgO粉加入量过少,则难以制得较高强度的浇注料。由于轻烧MgO的水化反应是放热反应,因此控制其反应速度十分重要。常在配料中加入少量的缓凝剂,以控制浇注料的凝固时间。同时为了适当提高浇注料的强度,配料中还可加入少量助结合剂。