亚微米SiO2粉体对无水泥铁沟浇注料性能的影响

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2022.01.001

耐火材料 ›› 2022, Vol. 56 ›› Issue (1): 1-5.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2022.01.001

• 研究开发 • 下一篇

亚微米SiO₂粉体对无水泥铁沟浇注料性能的影响

程水明¹^,²⁾(), 赵惠忠¹⁾(), 魏建修²⁾, 陈金凤²⁾, 蔡玮²⁾

1)武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉 430081
2)中冶武汉冶金建筑研究院有限公司湖北武汉 430081

收稿日期:2021-03-31 出版日期:2022-02-15 发布日期:2022-02-24
通讯作者: 赵惠忠,男,1961年生,博士,教授。E-mail:wustnano@163.com
作者简介:程水明:男,1972年生,博士研究生,高级工程师。E-mail : wustcsm@163.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51804233)

Effect of submicron SiO₂ powder on properties of cement free iron trough castables

Cheng Shuiming¹^,²⁾(), Zhao Huizhong¹⁾(), Wei Jianxiu²⁾, Chen Jinfeng²⁾, Cai Wei²⁾

1)The State Key Laboratory of Refractories and Metallurgy,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,Hubei,China

Received:2021-03-31 Online:2022-02-15 Published:2022-02-24
Contact: Zhao Huizhong

摘要/Abstract

摘要：

以致密刚玉、碳化硅等为主要原料,以w(SiO₂)=99.9%的亚微米SiO₂粉体(d₅₀=0.242 μm)为结合剂,制备了一种新型无水泥铁沟浇注料。研究了亚微米SiO₂粉体加入量(质量分数分别为3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%)对其性能的影响,并从亚微米SiO₂粉体的粒度分布、红外光谱等角度,分析探讨了亚微米SiO₂粉体的作用机制。结果表明:1)亚微米SiO₂粉体可以单独作为铁沟浇注料的结合剂制备出无水泥铁沟浇注料;2)相比传统铁沟浇注料,无水泥铁沟浇注料在加水量、高温抗折强度等方面取得突破性进展,亚微米SiO₂粉体的最佳加入量为4%~6%(w)。

关键词: 铁沟浇注料, 无水泥, 亚微米SiO₂粉体, 显微结构

Abstract:

A new cement free iron trough castable was prepared with dense corundum and silicon carbide as the main raw materials and submicron SiO₂ powder (d₅₀=0.242 μm,99.9 mass% SiO₂) as the binder.The effect of the submicron SiO₂ powder addition (3%,4%,5%,6%,7%,8%,and 9%,by mass,respectively) on the properties of the prepared castables was studied.The working mechanism of submicron SiO₂ powder was analyzed from the perspectives of the particle size distribution and infrared absorption spectrum.The results show that:(1)cement free iron trough castables can be prepared using submicron SiO₂ powder alone as the binder;(2)compared with traditional castables,the cement free castables have made a breakthrough in the water addition and the hot modulus of rupture.The optimal submicron SiO₂ powder addition is 4%-6%.

Key words: iron trough castable, cement free, submicron SiO₂ powder, microstructure

中图分类号:

TQ175

程水明, 赵惠忠, 魏建修, 陈金凤, 蔡玮. 亚微米SiO₂粉体对无水泥铁沟浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2022, 56(1): 1-5.

Cheng Shuiming, Zhao Huizhong, Wei Jianxiu, Chen Jinfeng, Cai Wei. Effect of submicron SiO₂ powder on properties of cement free iron trough castables[J]. Refractories, 2022, 56(1): 1-5.

图/表 8

表1 试样的配比

Table 1 Formulations of samples

原料	w/%
原料	1^#	2^#	3^#	4^#	5^#	6^#	7^#
致密刚玉	60	60	60	60	60	60	60
碳化硅	18	18	18	18	18	18	18
Al₂O₃微粉	14.4	13.4	12.4	11.4	10.4	9.4	8.4
亚微米SiO₂粉体	3	4	5	6	7	8	9
球状沥青	3	3	3	3	3	3	3
Si粉	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
聚丙烯酸	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
加水量(外加)^①	4.6	4	3.6	3.4	3.3	3.2	3.2

图1 试样经1 450 ℃保温3 h热处理后的物理性能

Fig.1 Physical properties of samples after heat treatment at 1 450 ℃ for 3 h

图2 试样经不同温度热处理后的力学性能

Fig.2 Mechanical properties of samples treated at different temperatures

图3 试样经1 450 ℃保温3 h热处理后的SEM照片

Fig.3 SEM images of samples fired at 1 450 ℃ for 3 h

图4 两种SiO2粉体的粒度分布图

Fig.4 Particle size distribution of two kinds of SiO2 powders

表2 SiO2粉体的化学组成和在水中的pH

Table 2 Chemical composition of silica powder and pH value of aqueous solution

种类	w/%								pH
种类	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	Na₂O	K₂O	C	pH
亚微米SiO₂粉体	99.9	0.01	0.02	0.01	0.01	0.01	0.01	0.01	3.51
普通SiO₂粉体	96.35	0.45	0.1	0.48	0.3	0.21	0.64	0.49	7.63

图5 亚微米SiO2粉体的红外吸收光谱曲线

Fig.5 Infrared absorption spectra of submicron SiO2 powders

图6 不同温度热处理后的混合粉体的XRD图谱

Fig.6 XRD patterns of mixed powders treated at different temperatures

参考文献 10

[1]	赵春燕, 陈茂峰, 钱忠俊, 等. 碳源对Al₂O₃-SiC-C质出铁沟浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2021,55(1):56-60.
[2]	魏建修, 邵荣丹, 何见林. 添加高纯SiO₂微粉对Al₂O₃-SiC-C铁沟料性能的影响[J]. 耐火材料, 2019,53(5):376-379.
[3]	涂军波, 魏军从, 李朝云. B₄C加入量对Al₂O₃-SiC-C铁沟浇注料力学性能的影响[J]. 耐火材料, 2009,43(1):19-22.
[4]	王诚训, 侯谨, 张义先. 复合不定形耐火材料[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2005: 68-71.
[5]	WU M H, HUANG A, YANG S, et al. Corrosion mechanism of Al₂O₃-SiC-C refractory by SiO₂-MgO-based slag[J]. Ceramics International, 2020,46(18):28262-28267.
[6]	阮国智, 周少坤, 张智慧, 等. SiO₂微粉加入量对Al₂O₃-SiC-C出铁沟浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2012,46(4):262-266.
[7]	郭树军, 周新木, 刘厚凡. 稻壳制备高纯白炭黑的工艺研究[J]. 粮油食品科技, 2010,18(5):13-16.
[8]	薛海涛, 顾华志, 彭云涛, 等. 不同二氧化硅微粉对矾土基低水泥浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2011,45(5):338-340.
[9]	栾舰, 孙加林, 曲殿利, 等. 二氧化硅微粉对Al₂O₃-SiC-C质铁沟浇注料性能的影响[J]. 耐火材料, 2004,38(3):215-216.
[10]	王战民, 姜东梅, 曹喜营, 等. 纳米Al₂O₃对Al₂O₃-SiC-C质浇注料性能的影响[J]. 稀有金属材料与工程, 2008,37(S1):560-564.

[1]	李文凤, 申天姿, 郭会师, 曹金金, 康晓旭, 石凯, 康晓阳. 多羟基糖类结合剂对Al₂O₃-SiC-C质无水炮泥性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(4): 314-318.
[2]	安佳瑞, 张锐, 范冰冰, 王刚, 杜鹏辉. Sm₂O₃加入量和热处理温度对CA₆-MA材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(4): 319-322.
[3]	高云琴, 郭凯歌, 马爱琼, 牛兴荣, 杨光, 张旭东. 莫来石-刚玉-镁铝尖晶石复相材料的抗碱侵蚀性能研究[J]. 耐火材料, 2024, 58(4): 334-340.
[4]	梁保青, 张志峰, 王全喜, 尚俊利, 李宏宇, 赵臣瑞, 赵悦. SiC聚合物前驱体和Zn粉复合对Al₂O₃-C不烧滑板材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(2): 137-142.
[5]	孙格格, 李国华, 矫长发, 田琳. 表面活性剂对镁质泡沫料浆及多孔骨料显微结构的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(2): 161-166.
[6]	朴佳思, 杜庆洋, 唐钰栋, 白佳海. 轻烧MgO粉对凝胶注模法制备MgAl₂O₄多孔陶瓷性能的影响[J]. 耐火材料, 2024, 58(1): 40-43.
[7]	刘志云, 贾硕, 卢一国. 焦炉炭化室用后硅砖的分析研究[J]. 耐火材料, 2024, 58(1): 57-62.
[8]	苏玉柱, 罗华明, 王涵宇, 范明明, 金懿, 占华生. 矾土基莫来石的性能分析[J]. 耐火材料, 2024, 58(1): 76-79.
[9]	朴佳思, 杜庆洋, 白佳海. 干压成型-固相反应法制备MgAl₂O₄多孔陶瓷[J]. 耐火材料, 2023, 57(6): 500-503.
[10]	孙红刚, 李红霞, 司瑶晨, 杜一昊, 赵世贤, 尚心莲, 夏淼. 热处理温度对SiC-MgAl₂O₄-Al复合材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(5): 390-396.
[11]	常赪, 吕春江, 龚剑锋, 黄一飞, 马昭阳, 刘臻. 工业炭黑加入量对复相结合碳化硅耐火材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(5): 412-416.
[12]	曹会彦, 万龙刚, 王建波, 刘云, 郑翰, 张新华, 冯严宾, 吴吉光. 重结晶碳化硅在1 000 ℃饱和水蒸气中的氧化行为研究[J]. 耐火材料, 2023, 57(5): 423-426.
[13]	郭会师, 杨佳麟, 李文凤, 桂阳海, 赵志强, 刘应凡. 铝硅系原料种类对钙长石质隔热耐火材料性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(4): 286-290.
[14]	邝昌柳, 王杏, 刘正龙, 丁军, 余超, 邓承继, 祝洪喜. ZrC改性石墨对低碳Al₂O₃-C耐火材料结构与性能的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(4): 295-299.
[15]	王杏 , 刘正龙, 邓承继, 余超, 祝洪喜, 丁军. 耐火材料用生物质炭的制备及其对原位合成SiC晶须的影响[J]. 耐火材料, 2023, 57(4): 300-304.

亚微米SiO₂粉体对无水泥铁沟浇注料性能的影响

Effect of submicron SiO₂ powder on properties of cement free iron trough castables

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 10

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价