硅酸鋁質耐火材料是目前產量和使用多以及應用為廣泛的耐火材料。在冶金工業中應用如表5-5所示。
磷酸鹽結合高鋁磚理化指標為:耐火度≥1970℃,2kgf/cm2荷重軟化點溫度大于1350℃,體積容度≥2.75g/cm2,常溫抗壓強度≥61.8MPa。其高溫抗壓強度高,熱震穩定性較好,耐磨損率低。其主要特性如下。
1、結構特性
磷酸鹽結合高鋁礬土熟料中含有大量的α~Al2O3,當它與磷酸相混合,在0℃~120℃時,開始結合,在124℃~427℃范圍內,生成磷酸鋁和焦磷酸鹽,在510℃時則大部分生成磷酸鋁,成為高鋁磚的連接骨料,AlPO4具有SiO2的空間骨架結構,[PO4][AlO4]均為四面體結構。根據1947年“湯姆生定律”高溫形成的磷酸鹽中鋁趨向于四次方組合。在低溫或高壓下形成的硅酸鹽中鋁趨向于六次方組合。因此,在<1500℃磷酸鋁未分解以前具有穩定的結構,這種穩定結構在1500℃以下具有化學穩定性,耐磨損性、熱穩定性及高溫強度較大等特點。
2、熱力學特性
磷酸鹽結合高鋁磚中Al2O3含量一般在80%以上。因此,Al2O3在化學熱力學性質上就起著主導作用。CaO對氧的親和力大于Al,Si則小于Al,但從CaO~Al2O3~P2O5的相圖分析,在1440℃才能形成共熔物,這就為預熱帶、分解帶、冷卻帶使用磷酸鹽結合高鋁磚提供了理論依據。
3、化學穩定特性
磷酸鹽結合高鋁磚其主要礦物成分的結構呈方石英型的AlPO4,此種物質在分解成AI2O3之前是穩定的,但在較高溫度下,其機械強度稍有降低,這是因為在1500%以上AlPO4逐漸分解所致。其分解性質如表1。表1AlPO4的分解性質
由于AlPO4在1500℃以上分解,使磷酸鹽結合高鋁磚的高溫性能受到影響,熱態強度會急劇下降,因此,降低了其熱態抗磨損性。
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