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泡沫法生产轻质刚玉砖

        用泡沫法制造轻质刚玉砖是将发泡剂和稳定剂及水按一定比例配合,先制成泡沫液,然后与氧化铝泥浆混合,浇注成型、养护、干燥、烘烤和烧成等工序,制成高气孔率的轻质刚与制品。

        用泡沫法制造氧化铝砖的工艺流程。

      

       制品中的气孔是由特别加入泥料中的泡沫形成的。泡沫对制品的性质有决定性的影响,干的坯体中就不存在泡沫了。要制成稳定的泡沫,必须在水中加入某些物质,使气体、液体界面上形成一层吸附层,从而使水的表面能降低,泡沫稳定。纯的液体不会形成稳定的泡沫,要使泡沫具有稳定性,泡沫薄膜表层要有结聚粘度,引用稳定剂使形成的吸附结聚粘度,引用稳定剂使形成的吸附结聚层粘度增大。掺入水中促进泡沫形成的物质称为泡沫形成剂。在轻质耐火材料生产中通常采用松香皂或天然的“皂根”。气体是分散相,液体是使气泡互相分离的分散介质,泡沫的存在是分相气泡表面降低到最低限度。气泡表面活性越强,吸附固体细粒的性能越强,所生成的吸附层也越牢固,吸附层的稳定性受到泡沫剂浓度的影响。此外,气体与液体所产生的胶体溶液的PH值越接近7越好。

      松香皂是用纯松香、苛性钠和水制备的,三者比例依次为43%、7%、50%,将松香置于金属容器中熔化,加热时不断搅拌,并用10%的苛性钠溶液处理,至松香完全皂化失去粘性并具有一定稠度为止。待冷却到室温以后,用饱和食盐溶液用倾泻法洗涤3-4遍,再用纯净水洗涤一次之后,松香皂即可备用。制造泡沫液时,用明胶做泡沫稳定剂。用40%松香皂,10%碳酸钙,50%明胶和足够的水,加热混合成均匀地乳浊液(即泡沫形成剂),然后将乳浊液的水溶液于圆筒形打泡器中制成泡沫。

      在氧化铝粉料中加入适量的粘土、明矾和水等配置成泥浆,然后将制成的泡沫加入泥浆中搅拌均匀,混合物的总含水量约80%。接着将拌有大量泡沫的泥浆在模型中浇灌成型。氧化铝分散组分完全覆盖在空气泡表面,气泡的稳定性很快提高,细粉的悬浮液具有阻止气泡消失的粘度,泥料中保持有泡沫。

      泡沫刚玉砖的原料用工业氧化铝,经煅烧、粉碎、净化、制成粒径小于30μm的细粉。颗粒不能太粗,否则会严重破坏泡沫,以及容易使泥浆分层。材料的真密度愈大,颗粒要愈细,分散度要愈大。氧化铝悬浮液的最佳PH值是2.5-5.

      增加泡沫含量能使坯体的密度降低,如果加入泡沫的泥料结构不均匀,虽然增加泡沫的含量,但效果不一定好。

      液相(水)的作用十分重要,液相不足时,泡沫泥料的密度大。这是由于悬浮液粘度过大,造成泥料不舒展及气泡破坏。泥料中保持稳定的泡沫是悬浮液最佳水分的结果,如果水分过大,坯体收缩增大,气泡容易结合在一起。氧化铝泡沫泥料的泡沫含量、密度和悬浮液水分之间的关系。

      


      现在用泡沫法生产轻质耐火制品,基本上还是采用浇灌成型,成型后的坯体连同模具一起在60-70℃的烘房里干燥4天左右脱模,然后再进行适当干燥,最后经1300-1550℃烧成,总烧成时间50-60h。烧成后的制品通常没有准确的外形和尺寸,因此出窑后的制品要进行机械或手工切割,可以制成密度0.8-1.3g/cm3、耐压强度4MPa、气孔率70%-80%、导热率0.17W/(m.K),使用温度1500-1700℃的轻质刚玉隔热砖。

      在工业上已经完全掌握了泡沫法生产轻质刚玉耐火材料的工艺技术,可按用户使用条件生产出各种类型的轻质刚玉耐火材料。有的文献介绍:可以采用

      不烧或预烧的工业氧化铝,添加磨细的TiO2%。用胶状松香、皂角苷、水解树脂等制造泡沫。所谓胶状松香,是用松香皂(松香酸的碱盐)和水胶(1%-2%)制取的。将泡沫泥料浇到模型里,其坯体经过烘干,添加TiO2的坯体在1550℃烧成。不加TiO2的坯体在1740℃烧成。

      可以利用各种牌号的工业氧化铝,经过1550-1600℃预烧,γ-Al2O3,完全转变为α-Al2O3,然后经振动磨机磨细,要求达到小于3μm70%-80%,添加TiO21%或者不加。清除悬浮液的铁杂质,一般用盐酸(密度1.19g/cm3)处理,然后用水冲洗。利用PH值3.15±0.15,密度1.90±0.1g/cm3的氧化铝泥浆制备泡沫泥料。同样还可以利用密度1.8g/cm3、水分41.5%和密度2.0g/cm3、水分33.0%的泥料。泡沫泥料水分过高时,泥料过分稀薄,而水分过低时,泥料过度稠密。

      泡沫泥料可以分注到用不锈钢薄板制造的模型里,坯体在模型里经过30-40℃干燥两昼夜,然后卸下模型,将半成品加肋,还要干燥2昼夜。在间歇窑里经过48h烧成,最终温度1600℃,保温6h。冷却过程中要注意,800℃以上冷却速度不超过100℃/h,其余为40-50℃/h。并且要对制品的形状和尺寸进行机械加工。

      我国在泡沫剂配置方面积累了一些经验,各地配置方法种类较多,其中有几种泡沫剂。

   

       为了提高泥浆起跑后的稳定性,在打浆时可加入料粉量0.3%的骨胶,骨胶必须在溶解后加入,否则将仍有团块物残留在泥浆中。一般采用软木或铝制作模型。模内工作面要求光滑不开裂,并刷上机油。

      成型时按浇注场所分为火炕浇注和隧道干燥浇注两种。有的工厂采用频率为2500次/min,震动30-60s浇注,获得较好的效果。

      干燥后砖坯的残余水分在3%以下时可装窑烧成。泡沫砖坯在装窑时应搭架或放在致密制品砖坯的上部,要按密度大的砖坯装在下部。对于直接接触火焰的部分砖坯应设置覆盖保护物。烧成后的制品都要经过切割、磨削加工。

      用泡沫法生产刚玉砖,烧成时产生体积收缩,由于烧结而使薄膜内的气孔消除,但对较大的空气孔洞没有影响。

      泡沫法能生产出高质量的轻质刚玉砖,可是工艺程序比较多,而且比较复杂。

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