通過制備工藝的選擇及各種資源的有效利用可以解決有關生產隔熱材料和內襯材料的技術問題。烏茲別克斯坦有多種類型的黏土和非塑性礦物原料,但是缺乏難熔礦物資源,需要在制備高耐火度的隔熱材料時引入高鋁質廢料。在熱工設備用隔熱和內襯材料中不燒耐火材料的比例逐步提高,這種不燒耐火材料在使用過程中燒結,并在化學固化后具有所需要的性能。在耐火材料配料中引入致密的骨料以及高氣孔率骨料的技術方法對于調整制品的體積密度和簡化制品的成型和燒成過程十分有效。
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烏茲別克斯坦的研究人員對耐火材料基質化學和熱固化時產生的相變化進行了深入研究。試驗中分別利用致密骨料(КСП-85剛玉磚廢料)和多孔骨料(珠光體、陶結塊)。結合劑使用了氧化鋁、再生高嶺土(Al2O3 27%~29%)和正磷酸(75%溶液)配置的混合料。泥料采用搗打法成型后加熱到1 000 ℃并長時間保溫。分析了骨料類型以及陶瓷結合劑和正磷酸結合劑用量對磷酸鹽-陶瓷結合劑結構及組成的影響。
?![磷酸鹽結合耐火材料相組成的特點 磷酸鹽結合耐火材料相組成的特點]()
對結合劑的X射線衍射分析結果表明,生成的主要晶相是在高溫下穩定的方石英型AlPO4相,以及少量的鱗石英型AlPO4相。在X射線衍射圖中顯示,這些晶相的數量與引入的正磷酸結合劑數量成反比例。同樣也發現有屬于偏磷酸鋁的反射光和無定形相的光譜。特殊的顯微結構包含兩種類型的區域——尺寸小于10μm的結構對稱的晶粒(用于珠光體-陶結塊為骨料的試樣)和尺寸為1~2μm的團聚體(用于廢剛玉為骨料的試樣)。
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在化學結合的AlPO4化合物中,Al與P的質量比為0.87。而在用于珠光體-陶結塊為骨料的配料內其質量比為0.86,在用于廢剛玉為骨料的配料內為0.97。因此極大可能說明存在這一比例的磷酸鹽結合劑。兩種類型試樣結構的微區分析結果表明,存在有被磷酸鋁結合劑包裹的骨料顆粒。
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整體來看,加熱到1 000 ℃后在化學-陶瓷結合劑組成中會發生如下變化:硬化后的磷酸鋁結合劑具有亞穩定性;發現存在少量磷酸鋁結晶相;骨料和陶瓷結合劑的組成對方石英型磷酸鋁的結構產生影響,這是在表面間產生較大移動直到出現方石英型結構的原因。