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磷酸耐火澆注料在常溫下，與硅酸鋁質(zhì)材料一般不反應(yīng)(鐵除外)，需加熱使結(jié)合劑脫水縮合并將骨粉料粘附膠結(jié)起來，從而獲得常溫強(qiáng)度;當(dāng)加氧化鎂細(xì)粉后，與磷酸迅速反應(yīng)形成Mg(H2PO4)2、MgHPO4和Mg3(PO4)2，致使耐火澆注料凝結(jié)硬化。當(dāng)加鋁酸鹽水泥后， 則形成含水的磷酸一氫鈣或磷酸二氫鈣。高鋁水泥與磷酸反應(yīng)產(chǎn)物的差熱和X-射線分析，如圖1所示。其反應(yīng)產(chǎn)物為二水磷酸一氫鈣，97℃和219℃為脫水吸熱峰，X-射線的特征峰為7.57Å、42.4Å和3.05Å。主要化學(xué)反應(yīng)式為：

這就是說，磷酸耐火澆注料的硬化機(jī)理是，磷酸根離子奪取促凝劑中的金屬陽(yáng)離子或銨離子等，形成具有良好膠凝性的磷酸鹽、含水磷酸鹽或使生成物沉淀所致;磷酸鹽、硫酸鋁和聚合氯化鋁等結(jié)合劑配制的耐火燒注料，當(dāng)加促凝劑時(shí)，其硬化機(jī)理與此類同;凝結(jié)硬化速度取決于促凝劑的種類和用量。

圖2-4-1反應(yīng)產(chǎn)物的差熱(a)和X-射線(b)分析

磷酸及磷酸鹽耐火澆注料在加熱過程中，其物理化學(xué)變化是很復(fù)雜的。它與耐火粉料或外加劑之間反應(yīng)，生成磷酸鹽，而其本身經(jīng)42.5 ~ 250℃加熱脫水轉(zhuǎn)化為焦磷酸(H4P2O7 ) 或焦磷酸鹽，這種反應(yīng)是可逆的。在250 ~ 450℃范圍內(nèi)，進(jìn)一步脫水轉(zhuǎn)化為偏磷酸(HPO3) 或偏磷酸鹽，P2O5開始逐步升華。隨著溫度的繼續(xù)提高，將發(fā)生聚合、多縮聚合以及膠結(jié)粘附等作用，同時(shí)形成陶瓷結(jié)合，使耐火澆注料獲得強(qiáng)度和其他高溫性能。其聚合過程如下：

當(dāng)用硅酸鋁質(zhì)熟料作原料時(shí)，主要礦物相為莫來石(A3S2)加熱過程將發(fā)生如下反應(yīng)：

這就是說，在200℃左右之前，是磷酸二氫鋁起膠結(jié)作用。如加高鋁水泥，則生成的含水磷酸一氫鈣起**作用，使耐火澆注料獲得較高的強(qiáng)度;在400~500是的范圍內(nèi)，是偏磷酸鋁起作用，強(qiáng)度無大變化;然后是磷酸鋁(AlPO4)起作用，但有晶型轉(zhuǎn)變，致使中溫強(qiáng)度略有下降;1200℃之后，生成穩(wěn)定的方石英型AlPO4，強(qiáng)度開始回升。

當(dāng)超過1300℃之后，AlPO4分解為Al2O3和氣態(tài)P2O5，強(qiáng)度又略有降低。其后陶瓷結(jié)合 的形成，又提高了強(qiáng)度。磷酸鋁晶體結(jié)構(gòu)與石英相似，晶變過程也類同。AlPO4加熱時(shí)的晶型轉(zhuǎn)變?nèi)缦拢?/span>

另外、對(duì)于磷酸耐火燒注料的強(qiáng)度來說，膠結(jié)粘附作用在低溫時(shí)起**作用，即通過氫原子搭橋耐發(fā)生結(jié)合。

綜上所述，磷酸耐火澆注料的凝結(jié)硬化和加熱時(shí)的化學(xué)變化，表現(xiàn)在強(qiáng)度特征上就是: 上升一少許下降一繼續(xù)上升一微有下降。同時(shí)也影響其他高溫性能。

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