以磷酸盐为结合剂的耐热多孔混凝土

用铝生产渣、铝回收渣和铝刻蚀沉渣制备铝-磷酸盐结合剂,再用铝-磷酸盐结合剂制备耐热多孔混凝土。将耐火黏土、刚玉产品废料和使用过的铝铬催化剂IM-2201作为骨料。这些是分散氧化铝和高铝工业废料,并不需要研磨的额外成本。检测了原料的基本性能。研制了以耐火黏土和刚玉产品废料为基础的耐热磷酸盐多孔混凝土,其工作温度为1 400～1 600℃。由于铝细粉与磷酸盐结合剂之间的放热反应而使多孔混凝土硬化。金属-磷酸盐结合剂的反应产生气孔。研究了硬化和热处理后磷酸盐结合剂的相组成。研究了多孔混凝土的主要耐热性能。发现制得的材料与纯铝-磷酸盐结合剂制备的多孔混凝土材料类似。

利用农业废物制备黏土结合高强硅质耐火材料及其表征

利用农业废物稻壳灰和耐火熟料制备了黏土结合硅质耐火材料。用稻壳灰部分取代石英制备了多组不同配比的试样。采用半干法工艺在单轴液压机上压制成型,然后在1 200℃下的空气气氛中进行煅烧。检测了各种物理、力学和化学性能,如X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、显气孔率、体积密度、耐压强度、耐火度和热导率。含有30%稻壳灰的试样,配比是最优的,常温耐压强度为38MPa,800℃的热导率为2.08W·(m·K)-1,并且具有相当高的耐火度。力学性能和热性能得到提高,是因为无定形二氧化硅会更容易和更有效的与周围其它物质发生反应,使得耐火材料的致密度提高,而且生成了稳定的晶相。这些有前景的特征,暗示了稻壳灰RHA可以作为一种制备黏土结合高强硅质耐火材料的潜在物质。

高岭土脱羟基对使用不同造孔剂的高岭土基陶瓷的气孔率和力学一致性的影响

高岭土中的热诱导晶格缺陷对高岭土基陶瓷热处理过程中的力学一致性起着关键作用,这归因于其相变。以其配比为基础,研究了3种造孔剂[木屑、泡沫聚苯乙烯和粉状高密度聚乙烯(HDPE)]对高岭土基陶瓷的气孔率和力学一致性的影响。实验确定了陶瓷体的气孔率,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、DSC/TG/DTA和ξ电位阐明了材料的结构和化学过程。因再结晶效应,高岭土基多孔试样在1 150℃烧后出现了莫来石相变。形态上面,因造孔剂的消失留出了较大的路径和可用的通道,使得开口气孔分布在试样的表面。耐压强度随着显气孔率的增加呈线性降低,预示着两者存在着相关性。耐压强度对脱羟基产生的缺陷更加敏感,因为在加入HDPE的试样上发现了微裂纹,这可能是伴随相变产生的大的体积变化且对脱羟基过程敏感所致。值得注意的是,本研究中使用的新造孔剂(HDPE)使得陶瓷体的气孔率高达67%,因而耐压强度最低。

利用Cr2O3纳米颗粒制备新型MgO-CaO-Cr2O3复合材料

研究了Cr_2O_3纳米颗粒(最高3%)对MgO-CaO耐火复合材料的物理和力学性能的影响,重点是对抗水化性能的改善。试样在90MPa下压制成型,然后在电炉中于1 650℃下煅烧5h。对试样的体积密度、显气孔率、常温耐压强度和抗水化性进行了检测,分别用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM/EDS)对晶相和显微结构特征进行了分析。结果表明:添加1.5%Cr_2O_3纳米颗粒的试样性能最好,分别提高了体积密度(3.41g·cm-3)、常温耐压强度(848kg·cm-2)、抗水化性(1.5%),降低了显气孔率(5.58%)。试样抗水化性得到改善的机理是:1)减少了游离CaO和MgO的量,转变成高抗水化性的相,如CaCr_2O_4和MgCr_2O_4相;2)促进了致密化;3)改变了显微结构。