主要介紹了輕質(zhì)莫來石澆注料的研制和應(yīng)用。使用表明，該輕質(zhì)澆注料適用于多種火焰窯等工業(yè)窯爐的工作襯里或保溫隔熱襯里，應(yīng)用溫度高，可直接接觸火焰，性能優(yōu)良，突出了窯爐的節(jié)能效果，具有強(qiáng)度高，隔熱性好，使用壽命長等特點(diǎn)。
在世界能源需求不斷增長，供需矛盾進(jìn)一步惡化的背景下，能源短缺已成為不可逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)實(shí)問題。冶金石化等高耗能企業(yè)，開發(fā)應(yīng)用節(jié)能，降耗新技術(shù)和新產(chǎn)品，是直接關(guān)系到企業(yè)乃至國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重大問題，節(jié)能降耗工作成為企業(yè)和科技界工作者的重要責(zé)任。在此形勢下，各種工業(yè)窯爐進(jìn)行了相應(yīng)及時(shí)改造，向高效、節(jié)能、環(huán)保的方向發(fā)展，配套適應(yīng)窯爐節(jié)能環(huán)保要求，研制生產(chǎn)了窯爐工作襯用優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)莫來石澆注料，取得了良好的使用效果。
研制
設(shè)計(jì)性能
輕質(zhì)莫來石澆注料具有：①適用于多種火焰爐等工業(yè)窯爐的工作襯里或保溫隔熱襯里，實(shí)現(xiàn)高溫節(jié)能;②強(qiáng)度高，單位容重小，用作工業(yè)窯爐頂、墻、門部位，結(jié)構(gòu)重量較普通低水泥澆注料減少30%以上，消除結(jié)構(gòu)性斷磚、塌落等隱患;③以優(yōu)質(zhì)多孔莫來石為骨料，與多種微粉、分散劑配合，導(dǎo)熱系數(shù)低、保溫效果好，與普通澆注料比，可減少窯爐熱損失25%~35%，節(jié)約燃料10%左右，④施工簡便，既可現(xiàn)場整體澆注又可成型任何形狀預(yù)制件組合安裝。
原料選用
(1)骨料確定
通過實(shí)驗(yàn)，骨料的品種和質(zhì)量對于輕質(zhì)澆注料的一系列性能(體積密度、強(qiáng)度、隔熱性、最高使用溫度等)影響顯著。根據(jù)設(shè)計(jì)性能要求，對比選擇某專業(yè)生產(chǎn)廠的多孔莫來石作為骨料。該骨料由精選天然原料在1680℃高溫下人工合成，骨料莫來石化反應(yīng)良好，主晶相達(dá)到70%以上，成分均勻穩(wěn)定。莫來石晶體呈針狀相互交錯(cuò)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對于輕質(zhì)澆注料的強(qiáng)度和高溫指標(biāo)非常有利，指標(biāo)見表1。
表1 多孔莫來石骨料理化指標(biāo)
(2)結(jié)合體及基質(zhì)組分的確定
根據(jù)使用條件，確定以低水泥遲效促凝和微粉凝聚結(jié)合雙重結(jié)合方式，為滿足高溫使用環(huán)境，水泥采用Al2O3含量大于75%的純鋁酸鈣型水泥，微粉以莫來石微粉、鋁微粉為主，摻加適量硅微粉和分散劑，可降低澆注料水用量，提高流動(dòng)性。多種微粉復(fù)合加入方式，能夠保證輕質(zhì)澆注料施工與使用性能。
針對輕骨料自身吸水率大，燒后線收縮較大，容易造成整個(gè)砌體的收縮裂紋問題，在選用多種微粉改善使用性能的同時(shí)，適當(dāng)加入一部分含鋁細(xì)粉和美國進(jìn)口優(yōu)質(zhì)藍(lán)晶石，促進(jìn)澆注體在高溫使用中產(chǎn)生持續(xù)膨脹，保證了輕質(zhì)澆注料不同溫度下的體積穩(wěn)定性。
強(qiáng)度和體密試驗(yàn)
強(qiáng)度和體密是輕質(zhì)澆注料兩項(xiàng)關(guān)鍵的性能依據(jù)，也是相互制約的指標(biāo)，提高澆注料強(qiáng)度，必然增加了其體積密度，顯然對于輕質(zhì)澆注料來說是不經(jīng)濟(jì)和不希望的。在保證有足夠的強(qiáng)度性能的前提下，最大限度地降低體密，提高隔熱性能，是研制中重點(diǎn)解決的主要難題。通過多次試驗(yàn)，確定了合理的骨料顆粒級配后，通過調(diào)整微粉、水泥和分散劑加入比例，檢測觀察輕質(zhì)莫來石澆注料強(qiáng)度、體密以及加水量的變化情況。試驗(yàn)方案見表2，指標(biāo)見表3。
表2 試驗(yàn)方案
表3 試驗(yàn)指標(biāo)
分析
由表3看出，隨著SiO2微粉和水泥含量的增多，輕質(zhì)莫來石澆注料低溫、高溫強(qiáng)度指標(biāo)均呈現(xiàn)較明顯的上升，體密則出現(xiàn)小幅度線性升高，超過一定范圍，隨著水泥加入量的繼續(xù)加大，澆注料中溫指標(biāo)出現(xiàn)下降。綜合分析后采用3#方案可取得滿意的效果。根據(jù)3#方案思路，對基質(zhì)組成進(jìn)行調(diào)整，按照標(biāo)準(zhǔn)制樣檢測指標(biāo)見表4。
表4 輕質(zhì)莫來石澆注料實(shí)測指標(biāo)
應(yīng)用
研制生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)莫來石澆注料在某鋼廠蓄熱式步進(jìn)梁式工作襯上使用，用量180t。冬季施工，制定了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程，澆注料施工性能優(yōu)良，使用至今施工體為發(fā)現(xiàn)有剝落、開裂等損壞現(xiàn)象，強(qiáng)度和隔熱性能得到用戶的肯定。
結(jié)論
(1)通過選用優(yōu)質(zhì)的多孔莫來石骨料及基質(zhì)成分，添加適量外加劑，可生產(chǎn)適用于多種火焰窯工作襯的輕質(zhì)澆料。
(2)輕質(zhì)澆注用微粉和結(jié)合劑合理調(diào)整，對產(chǎn)品的主要性能產(chǎn)生影響較大。
(3)研制的輕質(zhì)莫來石澆注料通過使用，強(qiáng)度和隔熱性能良好，可在其他熱工設(shè)備上推廣應(yīng)用。