氧化镁,氧化钙以及白云石等碱性耐火材料,由于其抗渣性能好,原料矿藏丰富、廉价,被广泛地应用于钢铁冶金和水泥制造等行业。由于MgO和CaO有吸潮和水化的缺点,在含有氧化镁.氧化钙以及白云石耐火材料的制造、运输、储藏和使用过程中,非常容易吸潮和水化,使耐火材料产生裂纹和粉化。这不但直接影响了氧化镁、氧化钙以及白云石系耐火材料的使用效果,也限制这些耐火材料的应用。在含碳耐火材料的生产过程中常常添加各种抗氧化剂,其中金属铝是Zui为常用的一种。金属铝在耐火材料的烧成和使用过程中,同耐火材料中的碳反应生成Al4C3。Al4C3具有较强的吸水性,极易使耐火材料产生裂纹和破坏,降低了耐火材料的使用效果。正确掌握和准确评价上述耐火材料在各种条件下的水化性能,对于扩大氧化镁,氧化钙以及白云石等碱性耐火材料的应用领域,以及提高含碳耐火材料的使用效果都具有十分重要的意义。
1 热水实验法
1.1热水实验法的实验装置和实验过程
热水实验法比较简单,一般只需要能够恒温的热水槽,恒温箱或热沙浴即可。采用热水实验法实验时,一般使用颗粒状耐火材料试样,其粒度zuihao在1.0-5.Omm之间,或将耐火材料制成形状规则的长方体或正方体试样,但试样的体积应小于50mmx 50mmx 50mm。
实验时,将制备好的耐火材料试样充分干燥,称重并装入洗净的烧杯中。向烧杯中注入纯净水,使试样完全浸入到水中。将烧杯置于温度已经恒定在预定实验温度的热水槽、恒温箱或热沙浴中,保温一定时间店,将烧杯中的剩余水滤掉,再将烧杯在105-120℃的温度下于燥24h。秤量耐火材料试样的重量,并按下式计算出水化实验过程中试样的重量增加率,并以此作为评价耐火材料抗水化性能的一个指标。
在考察耐火材料的水化反应速度时,常将其同耐火材料的水化反应率相联系。水化反应率通常可以由上式中的试样重量增加率求得。
如果水化实验所使用的耐火材料试样为MgO,则MgO的水化反应可由下式表示:
MgO+ aH2O= aMg(OH)2 +(1-a)MgO
由上式可以求出MgO的反应率,即消化率如下:
式中a为MgO的反应率,0≤a≤1.0.
同理,对于CaO系耐火材料来说,如果测得其重量增加率,则CaO的反应率可由下式求得:
在水化时间一定的情况下,η和a的值越大,耐火材料的水化速度越大,耐火材料的抗水化性能越差。
为了能够更好,更准确地评价耐火材料的水化特性,除了使用述的重量增加率和反应率外,还可借助于X射线衍射分析以及电子显微镜观察等手段,分析和掌握耐火材料的水化过程及其机理。
应该注意的是,使用块状或颗粒较大的耐火材料试样进行水化实验时,为了能够使耐火材料与水充分地接触,在向烧杯中注入纯净水之前,zuihao先对耐火材料试样进行真空处理,将其颗粒中的空气排净,以便让水能够进人到气孔内。再进行水化实验。