用泡沫法制造輕質(zhì)剛玉磚是將發(fā)泡劑和穩(wěn)定劑及水按一定比例配合,先制成泡沫液,然后與氧化鋁泥漿混合,澆注成型、養(yǎng)護、干燥、烘烤和燒成等工序,制成高氣孔率的輕質(zhì)剛與制品。
用泡沫法制造氧化鋁磚的工藝流程:
制品中的氣孔是由特別加入泥料中的泡沫形成的。泡沫對制品的性質(zhì)有決定性的影響,干的坯體中就不存在泡沫了。要制成穩(wěn)定的泡沫,必須在水中加入某些物質(zhì),使氣體、液體界面上形成一層吸附層,從而使水的表面能降低,泡沫穩(wěn)定。純的液體不會形成穩(wěn)定的泡沫,要使泡沫具有穩(wěn)定性,泡沫薄膜表層要有結(jié)聚粘度,引用穩(wěn)定劑使形成的吸附結(jié)聚粘度,引用穩(wěn)定劑使形成的吸附結(jié)聚層粘度增大。摻入水中促進泡沫形成的物質(zhì)稱為泡沫形成劑。在輕質(zhì)耐火材料生產(chǎn)中通常采用松香皂或天然的“皂根”。氣體是分散相,液體是使氣泡互相分離的分散介質(zhì),泡沫的存在是分相氣泡表面降低到最低限度。氣泡表面活性越強,吸附固體細粒的性能越強,所生成的吸附層也越牢固,吸附層的穩(wěn)定性受到泡沫劑濃度的影響。此外,氣體與液體所產(chǎn)生的膠體溶液的PH值越接近7越好。
松香皂是用純松香、苛性鈉和水制備的,三者比例依次為43%、7%、50%,將松香置于金屬容器中熔化,加熱時不斷攪拌,并用10%的苛性鈉溶液處理,至松香完全皂化失去粘性并具有一定稠度為止。待冷卻到室溫以后,用飽和食鹽溶液用傾瀉法洗滌3-4遍,再用純凈水洗滌一次之后,松香皂即可備用。制造泡沫液時,用明膠做泡沫穩(wěn)定劑。用40%松香皂,10%碳酸鈣,50%明膠和足夠的水,加熱混合成均勻地乳濁液(即泡沫形成劑),然后將乳濁液的水溶液于圓筒形打泡器中制成泡沫。
在氧化鋁粉料中加入適量的粘土、明礬和水等配置成泥漿,然后將制成的泡沫加入泥漿中攪拌均勻,混合物的總含水量約80%。接著將拌有大量泡沫的泥漿在模型中澆灌成型。氧化鋁分散組分完全覆蓋在空氣泡表面,氣泡的穩(wěn)定性很快提高,細粉的懸浮液具有阻止氣泡消失的粘度,泥料中保持有泡沫。
泡沫剛玉磚的原料用工業(yè)氧化鋁,經(jīng)煅燒、粉碎、凈化、制成粒徑小于30μm的細粉。顆粒不能太粗,否則會嚴重破壞泡沫,以及容易使泥漿分層。材料的真密度愈大,顆粒要愈細,分散度要愈大。氧化鋁懸浮液的最佳PH值是2.5-5.
增加泡沫含量能使坯體的密度降低,如果加入泡沫的泥料結(jié)構(gòu)不均勻,雖然增加泡沫的含量,但效果不一定好。
液相(水)的作用十分重要,液相不足時,泡沫泥料的密度大。這是由于懸浮液粘度過大,造成泥料不舒展及氣泡破壞。泥料中保持穩(wěn)定的泡沫是懸浮液最佳水分的結(jié)果,如果水分過大,坯體收縮增大,氣泡容易結(jié)合在一起。氧化鋁泡沫泥料的泡沫含量、密度和懸浮液水分之間的關(guān)系。
現(xiàn)在用泡沫法生產(chǎn)輕質(zhì)耐火制品,基本上還是采用澆灌成型,成型后的坯體連同模具一起在60-70℃的烘房里干燥4天左右脫模,然后再進行適當干燥,最后經(jīng)1300-1550℃燒成,總燒成時間50-60h。燒成后的制品通常沒有準確的外形和尺寸,因此出窯后的制品要進行機械或手工切割,可以制成密度0.8-1.3g/cm3、耐壓強度4MPa、氣孔率70%-80%、導(dǎo)熱率0.17W/(m.K),使用溫度1500-1700℃的輕質(zhì)剛玉隔熱磚。
在工業(yè)上已經(jīng)完全掌握了泡沫法生產(chǎn)輕質(zhì)剛玉耐火材料的工藝技術(shù),可按用戶使用條件生產(chǎn)出各種類型的輕質(zhì)剛玉耐火材料。有的文獻介紹:可以采用
不燒或預(yù)燒的工業(yè)氧化鋁,添加磨細的TiO2%。用膠狀松香、皂角苷、水解樹脂等制造泡沫。所謂膠狀松香,是用松香皂(松香酸的堿鹽)和水膠(1%-2%)制取的。將泡沫泥料澆到模型里,其坯體經(jīng)過烘干,添加TiO2的坯體在1550℃燒成。不加TiO2的坯體在1740℃燒成。
可以利用各種牌號的工業(yè)氧化鋁,經(jīng)過1550-1600℃預(yù)燒,γ-Al2O3,完全轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al2O3,然后經(jīng)振動磨機磨細,要求達到小于3μm70%-80%,添加TiO21%或者不加。清除懸浮液的鐵雜質(zhì),一般用鹽酸(密度1.19g/cm3)處理,然后用水沖洗。利用PH值3.15±0.15,密度1.90±0.1g/cm3的氧化鋁泥漿制備泡沫泥料。同樣還可以利用密度1.8g/cm3、水分41.5%和密度2.0g/cm3、水分33.0%的泥料。泡沫泥料水分過高時,泥料過分稀薄,而水分過低時,泥料過度稠密。
泡沫泥料可以分注到用不銹鋼薄板制造的模型里,坯體在模型里經(jīng)過30-40℃干燥兩晝夜,然后卸下模型,將半成品加肋,還要干燥2晝夜。在間歇窯里經(jīng)過48h燒成,最終溫度1600℃,保溫6h。冷卻過程中要注意,800℃以上冷卻速度不超過100℃/h,其余為40-50℃/h。并且要對制品的形狀和尺寸進行機械加工。
我國在泡沫劑配置方面積累了一些經(jīng)驗,各地配置方法種類較多,其中有幾種泡沫劑。
為了提高泥漿起跑后的穩(wěn)定性,在打漿時可加入料粉量0.3%的骨膠,骨膠必須在溶解后加入,否則將仍有團塊物殘留在泥漿中。一般采用軟木或鋁制作模型。模內(nèi)工作面要求光滑不開裂,并刷上機油。
成型時按澆注場所分為火炕澆注和隧道干燥澆注兩種。有的工廠采用頻率為2500次/min,震動30-60s澆注,獲得較好的效果。
干燥后磚坯的殘余水分在3%以下時可裝窯燒成。泡沫磚坯在裝窯時應(yīng)搭架或放在致密制品磚坯的上部,要按密度大的磚坯裝在下部。對于直接接觸火焰的部分磚坯應(yīng)設(shè)置覆蓋保護物。燒成后的制品都要經(jīng)過切割、磨削加工。
用泡沫法生產(chǎn)剛玉磚,燒成時產(chǎn)生體積收縮,由于燒結(jié)而使薄膜內(nèi)的氣孔消除,但對較大的空氣孔洞沒有影響。
泡沫法能生產(chǎn)出高質(zhì)量的輕質(zhì)剛玉磚,可是工藝程序比較多,而且比較復(fù)雜。
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