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(guān)生產(chǎn)隔熱材料和內(nèi)襯材料的技術(shù)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(shí)引入高鋁質(zhì)廢料。在熱工設(shè)備用隔熱和內(nèi)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(jié),并在化學(xué)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(shù)方法對于調(diào)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(zhì)化學(xué)和熱固化時(shí)產(chǎn)生的相變化進(jìn)行了深入研究。試驗(yàn)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(jié)塊)。結(jié)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(shí)間保溫。分析了骨料類型以及陶瓷結(jié)合劑和正磷酸結(jié)合劑用量對磷酸鹽-陶瓷結(jié)合劑結(jié)構(gòu)及組成的影響。
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對結(jié)合劑的X射線衍射分析結(jié)果表明,生成的主要晶相是在高溫下穩(wěn)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(shù)量與引入的正磷酸結(jié)合劑數(shù)量成反比例。同樣也發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)包含兩種類型的區(qū)域——尺寸小于10μm的結(jié)構(gòu)對稱的晶粒(用于珠光體-陶結(jié)塊為骨料的試樣)和尺寸為1~2μm的團(tuán)聚體(用于廢剛玉為骨料的試樣)。
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在化學(xué)結(jié)合的AlPO4化合物中,Al與P的質(zhì)量比為0.87。而在用于珠光體-陶結(jié)塊為骨料的配料內(nèi)其質(zhì)量比為0.86,在用于廢剛玉為骨料的配料內(nèi)為0.97。因此極大可能說明存在這一比例的磷酸鹽結(jié)合劑。兩種類型試樣結(jié)構(gòu)的微區(qū)分析結(jié)果表明,存在有被磷酸鋁結(jié)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(xué)-陶瓷結(jié)合劑組成中會發(fā)生如下變化:硬化后的磷酸鋁結(jié)合劑具有亞穩(wěn)定性;發(fā)現(xiàn)存在少量磷酸鋁結(jié)晶相;骨料和陶瓷結(jié)合劑的組成對方石英型磷酸鋁的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,這是在表面間產(chǎn)生較大移動直到出現(xiàn)方石英型結(jié)構(gòu)的原因。