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·１７７·DTN1对水硬性氧化铝水化反应影响的初步研究刘新红李建忠陈玮中国铝业有限公司郑州研究院摘要研究了DTN1对水硬性氧化铝水化反应的影响。研究发现，DTN1影响了水硬性氧化铝的水化反应进程和水化产物。I以DTN1和六偏磷酸钠应用于以电熔白刚玉（５～８mm、３～５mm、１～３mm、０～１mm、０～０.０８８mm、０～０.０４４mm）、α-Al2O3微粉、水硬性氧化铝为主要原料的浇注料，进行了试验，发现显著影响到浇注料预制件坯体的常温力学性能。关键词水硬性氧化铝浇注料水硬性氧化铝（又称ρ-Al2O3、水合氧化铝）用作不定形耐火材料的结合剂，越来越引起耐火材料行业的关注。有研究证明，与水泥结合铝硅系、铝镁系浇注料相比较，水合氧化铝结合浇注料除了具有更好的抗热震性、抗渣侵蚀和渗透性能外，还具有更高的荷重软化温度。但目前的研究多关注在水合氧化铝结合浇注料材料的性质上，关于水硬性氧化铝水化反应过程的研究较少。上述两类浇注料多以预制块形式生产，常温强度高低直接影响成品率。水硬性氧化铝实际为混合相氧化铝，起关键作用的是其中的ρ相氧化铝，它水化生成一水氧化铝和三水氧化铝，一水氧化铝起结合剂作用。在浇注料升温过程中，水化反应结合的水在150-650度之间脱水，不仅造成耐火材料中温强度下降，而且脱水留下的空隙影响到体积密度和强度。本研究初步探索了DTN1对水硬性氧化铝水化进程的影响，期望生成较多的一水氧化铝，不仅减少用水量，从而降低在升温过程中的脱水量，而且提高坯体的常温抗折强度，可能会改善坯体的中温强度、抗爆性能和体积密度。1试验1.1试验原料试验用主要原料如下：电熔白刚玉，其ｗ（Al2O3）＞９８.５％、ｗ（Ｎａ２Ｏ）＜０.５％、ｗ（ＳｉＯ２）＜０.５％、ｗ（Ｆｅ２Ｏ３）＜０.３％，粒度为５～８mm、３～５mm、１～３mm、０～１mm、０～０.０８８mm、０～０.０４４mm；α-Al2O3微粉，ｄ５０＝５.１μｍ，ｄ５０＝１.９μｍ，ｗ（Al2O3）＞９９.５％；水硬性氧化铝，ｄ５０＝５.２μｍ，ｗ（Al2O3）＞９３.５％，ρ相含量＞５５％。1.2试验方法1.2.1将不同添加量的DTN1加入３００克水中，充分溶解后，加入３００克水硬性氧化铝，迅速搅拌后，用自制的仪器测量体系温度和时间，并将反应产物100℃烘干,称重。1.2.2试验浇注料的配方如下：电熔白刚玉砂骨料６８％（其中５～８mm为20%，３～５mm为·１７８·15%，１～３mm为15%，０～１mm为18%），基质中刚玉细粉０～０.０８８mm为10%、０～０.０４４mm为8%，α-Al2O3微粉，ｄ５０＝５.１μｍ占4%，ｄ５０＝１.９μｍ占6%；水硬性氧化铝4%；分散剂六偏磷酸钠0.08%；水5.2%。按比例将称好的物料干混1分钟,然后将溶解了DTN1和六偏磷酸钠的水加入,继续搅拌2分钟,再将混合均匀的浇注料加入固定在振动平台上的模具中,振动4分钟，模具的尺寸为160mm×40mm×40mm。室温养护24小时，脱模，烘箱中110℃干燥，分别测抗折强度和抗压强度。2结果与讨论如前所述，目前市售的水硬性氧化铝物实际是一包含ρ相氧化铝的混合相氧化铝，ρ相氧化铝为无定形氧化铝，遇水发生如下反应：ρ-Al2O3+H2O→AlOOH+Al（OH）3+QQ＞0这是一个放热反应，其反应进程为：ρ-Al2O3+H2O→AlOOH+Q1（1）然后部分AlOOH继续水化生成三水相氧化铝AlOOH+H2O→Al（OH）3+Q2（2）2.1DTN1对水硬性氧化铝水化进程和水化增重的影响采用自制的仪器（见上）测量了添加不同量的DTN1后，水硬性氧化铝的水化反应放热曲线和时间，并测量各样品的水化增重。由图1可看出，随着DTN1加入量的增加，反应体系的最终温度由86.7℃下降到48.3℃，反应时间由原来的35分钟，最长可延迟到85分钟；水化增重则出现先略有增加，随后迅速下降。结合两个图，可看出，DTN1显著影响了水硬性氧化铝的水化反应，意外的是，最初的加入量增加虽然影响了反应的时间和温度，但水化增重反而略有增加。由此推测，最初的加入量增加只是延缓了反应（2）的速率，并未阻挡其进行，而后随着加入量增加到一定程度，则直接阻碍了反应（2）的进行。2.2DTN1对水硬性氧化铝结合Al2O3基浇注料常温强度的影响·１７９·0102030405060708090100时间515253640444852600%1%2%2.50%3%4%0.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%14.00%12345图1DTN1对水硬性氧化铝水化进程影响图2DTN1对水硬性氧化铝水化增重影响024681000.05%0.08%0.17%0.22%质量百分比Mpa05101520253012345MPa图3DTN1对抗折强度的影响图4DTN1对抗压强度的影响图3和图4的现象显示，对常温强度的增加的方法似乎不仅仅是通过增加一水氧化铝能达到。最初的加入增加引起的水化增重略有增加的同时，强度也有明显提高，说明三水氧化铝也是常温强度的来源；通过增加一水氧化铝提高强度虽然得到一定程度的验证，但随之出现的DTN1增加却导致强度急剧恶化现象，说明DTN1的使用有一个上限，其中原因有待进一步研究。3结论水硬性氧化铝的水化反应是一个复杂的进程，作为主要反应物，水的温度、PH值以及其中的离子都会对反应进程产生重要影响。DTN1对水硬性氧化铝水化反应影响的初步研究显示，DTN1显著影响了水化反应的放热和速率，并在一定程度上影响反应产物；在一定范围内，随着添加量增加，抗折强度显著提高，随后迅速下降；抗压强度出现同样现象，但拐点比抗折强度的提前；一水氧化铝不是强度的唯一来源。DTN1对水硬性氧化铝水化反应影响还需进一步深入研究。参考文献1段晓东，叶恩东，吴永涛。结合剂对刚玉-MgO浇注料性能的影响。耐火材料2006，40（5）2彭从华，梁永和，雷中兴等。水泥和水合氧化铝对铝镁浇注料性能的影响。耐火材料2006，40（2）3姚长江，陈玮，李利民等。不定形耐火材料结合剂用水硬性氧化铝的应用技术研究。内部资料，2005。4张勇，李建忠。影响水硬性氧化铝水化活性的因素。铝镁通讯2006（4）5本乡靖朗，ρ-氧化铝结合浇注料。国外耐火材料1989，1（13）6李晓明，特种不定形耐火材料及不定形耐火砖。