对加有SiO2、Al2O3微粉的高铝质低水泥自流浇注料中所涉及的化学过程。研究了SiO2、Al2O3微粉、高铝水泥含量、加水量对低水泥耐火浇注料物理性能的影响。分析了分散剂、促凝剂、延迟硬化剂在低水泥自流耐火浇注料中的作用。
1 低水泥自流耐火浇注料的硬化机理
自流浇注料与振动浇注料在基本组份方面没有大的差别，自流浇注料之所以能够不需外力而流动，是因为通过加入反絮凝剂(悬浮剂)使其内部带不同电荷的微粉颗粒之间产生排斥力，而产生流动。因此，其硬化机理与低水泥浇注料的硬化机理一致，仍由水合结合和凝聚结合共同起作用。
2 提高浇注料流动性的方法
2.1 减少顆粒间的接触
增加基质份量可以降低颗粒间的接触，但与此同时，需水量增加。另外，通过胶体粒子表面吸附电荷增加电位的方法也能达到降低颗粒间的接触。如增加SiO2微粉的量，即可在系统中引入更多的电荷，从而增加带负电粒子之间的排斥力，以达到良好的流动性。
2.2 顆粒的形状
如果浇注料中的细粉和骨料颗粒呈球状。则浇注料的流动性变好。
SiO2微粉呈球状，是因为其获得的途径为：
FeSi+O2-SiO+Fe2O3
SiO遇到水和空气，则变为Si(OH)4，Si(OH)4+Si(OH)4之间反应生成球状SiO2微粉。由于Si02微粉界面有一OH基存在，所以活性很高。
2.3 骨料的吸水性
骨料的吸水性小，则混料用水量足以保证形成溶胶并使颗粒之间自由流动。如电熔和板状Al2O3吸水少。
2.4 合适的分散剂
在加入SiO2微粉的体系中，Si02胶体呈电负性，与Al 3+ 、Ca2+等离子反应而发生凝聚，降低浇注料的流动性。
加入碱金属磷酸盐作分散剂、则Al3+、Ca2+离子被带负电的磷酸根离子所包裹而呈多价负电荷;而Si02形成的SiO32-离子被Na+离子包围呈疏松状态。此时磷酸根离子(包裹了Ca2+、Al3+)与SiO32-的斥力起作用而使流动性增加。
2.5 使用少量高铝水泥和添加延迟硬化剂
无水泥浇注料在110℃时强度不足，加入少量水泥是为了保持浇注料在室温到110℃时浇注料本体的强度。
3实验部分
3.1原料
原料的化学成分如表1。
表1 原料的化学成分、%
3.2 粒度构成
低水泥自流浇注料的颗粒组成为：粗顆粒(大于1.0mm)35%〜50%，细颗粒(1.0〜0.045mm)16%〜37%，超细颗粒(小于0.045mm)23%~41%时浇注料的流动性最隹。本实验中取粗：细：超细=45 :25 : 30。
3.3自流浇注料的构成
自流浇注料由电熔刚玉、烧结Al2O3和分散剂等构成，其中SiO2超微粉、Al2O3微粉和高铝水泥的变化情况如表2所示。
表2 微粉和高铝水泥的变化情况
3.4 实验方法
将称好的原料预干混1〜2min，然后加水混〜5min，制成40mmX40mmX160mm的试样，测定体积密度、耐压强度和抗折强度。
低水泥自流浇注料中水量的确定依下面的方法：将一升混合料加到如图1所示的装置中，将挡板提高5Omm，如果30s后混合料能够达到对面的竖板，则此时的用水量合适。
图1 自流浇注料流动性试验装置
3.5 结果与讨论
自流浇注料的典型性能见表3。
表3 自流浇注料的典型性能
依自流浇注料的实验方法可以看到配方A、B、C、D的流动特性在30〜60s范围内。A中由于没有加入水泥而使其强度偏低中加水量至8.5%时，自流的时间仍偏长，比较B、C则看出C的流动特性较好，且耐压强度也较高。因此可以认为，水泥的加入量在2%左右，可以使浇注料在较低的加水量(7.5%)时，处于自流状态。当然分散剂的配合使用也是必不可少的。
从C、F、G、H中可以看出，改变SiO2微粉的用量，对浇注料的流动性有较大的影响，且随SiO2微粉量的增加，浇注料的流动性变好，1400℃抗折强度受SiO2影响并不大，但体枳密度稍有下降。
实验中对β-萘磺胺甲醛缩合物，木质素磺酸盐，磺化三聚氰胺甲醛缩合物的分散效果进行了实验，其中以β-萘磺酸甲醛缩合物的分散效果较好，其添加量为0.2%〜0.5%。
4结论
(1)低水泥自流浇注料中的高铝水泥以2%的加入暈为合适。加入量低，自流浇注料110℃时的强度偏低;而加入量高时，达到自流状态所需的水量增加，伴随体积密度及其它性能下降。
(2)自流浇注料的流动性随SiO2微粉用量的增加而显著提高。
(3)分散剂以β-萘磺酸甲醛缩合物的分散效果最好。