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鐵溝澆注料具有高溫強度大、抗渣性好、抗熱震以及抗機械沖刷性能優(yōu)良等特點,廣泛應(yīng)用于高爐出鐵溝工作中。但隨著現(xiàn)代高爐的大型化、長壽化發(fā)展,出鐵溝內(nèi)高溫鐵水流速增加,出鐵時間延長,
出鐵次數(shù)增多,這就要求鐵溝料具有更優(yōu)異的性能,以適應(yīng)更惡劣的工作環(huán)境。鐵溝料主要由骨料、細(xì)粉、微粉、結(jié)合劑和減水劑組成。其中,減水劑是一種在保證澆注料流動性不變的條件下,能有效減少拌和用水量的添加劑。此外,減水劑還可以改善澆注料成型后的致密性、力學(xué)性能以及熱力學(xué)性能。目前減水劑對鐵溝料性能的影響已有一定研究。
減水劑對鐵溝澆注料性能影響的研究主要集中在流動性能方面,而對澆注料致密性、力學(xué)性能和熱力學(xué)性能的影響及影響機理方面的研究卻鮮有報道。
六偏磷酸鈉是鋁酸鹽水泥澆注料常用的一種減水劑,與Ca2 、Mg2 、Al3 和硅微粉等之間的吸附能力極強,在水中易通過物理吸附的形式吸附于顆粒表面,增加顆粒之間的Z電位,從而改善澆注料澆成后的致密性、力學(xué)性能和熱力學(xué)性能。摻入的六偏磷酸鈉不能過多,過多六偏磷酸鈉電離出來的Na 會破壞帶電粒子之間的雙電層,降低顆粒表面的Z電位。作者通過摻入不同含量六偏磷酸鈉,研究了六偏磷酸鈉對鐵溝澆注料性能的影響及作用機理,以期為六偏磷酸鈉減水劑的使用提供理論指導(dǎo)。試樣制備與試驗方法
隨著科技的進步,耐火材料行業(yè)也在不斷提高行業(yè)自主技術(shù)創(chuàng)新能力,粘土結(jié)合耐火澆注料就是具有良好的抗熱震性和抗剝落性,粘土結(jié)合耐火澆注料被廣泛應(yīng)用于軋鋼加熱爐,均熱爐,鐵水包,連鑄中間包,火力發(fā)電廠和機械加工的熱處理爐等中,高溫窯爐設(shè)備中,而六偏磷酸鈉也隨著粘土結(jié)合耐火澆注料的發(fā)展起著重要作用。
這里作者以廣西軟質(zhì)粘土為例,廣西軟質(zhì)粘土為結(jié)合粘土 ,具有很小的粒徑, 當(dāng)它與適量的水混合時 ,形成粘結(jié)性的物料, 與過量的水混合時, 則形成粘土 -水懸浮液即泥漿 ,能保持?jǐn)?shù)天不澄清?! ∫虼耍谡惩两Y(jié)合耐火澆注料中 ,只有通過分散劑將粘土顆粒充分分散開, 降低粘土顆粒的泌水性, 而六偏磷酸鈉卻能在粘土結(jié)合耐火澆注料中起到很好的分撒作用,使粘土結(jié)合耐火澆注料具有良好的流動性和施工性, 從而保證其良好的高溫使用性能?!?
以往常常用到三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、檸檬酸鈉、酒石酸鈉、酒石酸鉀鈉、碳酸鈉 等鈉鹽作分散劑 ,鋁 60高鋁水泥作促凝劑 ,但是據(jù)作者所知在試驗研究的基礎(chǔ)上 ,不同分散劑對廣西軟質(zhì)粘土的分散效果是不一樣?! ∽髡咭矠榇蠹伊辛藗€各種鈉鹽分散效果排序:六偏磷酸鈉 ,三聚磷酸鈉,碳酸鈉;檸檬酸;酒石酸鈉;酒石酸鉀鈉?! ∮纱丝梢娏姿徕c的分散效果明顯優(yōu)于其他的鈉鹽,其原因也是因為六偏磷酸鈉自身的長鏈結(jié)構(gòu)用于軟質(zhì)粘土作結(jié)合劑 ,在燒結(jié)良好的高鋁礬土熟料作耐火骨料研制的粘土結(jié)合耐火澆注料 ,用水量少 ,氣孔率低 ,結(jié)構(gòu)致密 ,強度高。
六偏磷酸鈉,又名磷酸鈉玻璃體、四聚磷酸鈉、格蘭漢姆鹽,分子式:(NaPO3)6,外觀為透明玻璃片狀或粉狀。它是目前應(yīng)用比較廣的一種潤濕劑,有著顯著的分散作用,屬于兩大類無機分散劑中的一大類——堿金屬磷酸鹽類,也屬于陰離子型分散劑。 六偏磷酸鈉的分散作用都是由于其水解的陰離子吸附在顆粒表面所致,
要提高分散效果可以選擇性的提高分散劑的水解程度。是工業(yè)生產(chǎn)中常用的分散劑,也在選礦加工過程中廣泛應(yīng)用。稱為無機分散劑,都屬于陰離子型。在使用過程中,陰離子粘附在礦物的表面,顆粒形成親水性,終使礦漿懸浮。 分散劑的作用就是使溶液中要分散的大顆粒粒子間距變大,使整個溶液的粘度下降。六偏磷酸鈉是常用的陰離子分散劑,在水中電離能形成陰離子,并具有一定的表面活性,大顆粒狀的粒子表面會有孔洞或帶有正電荷(水解產(chǎn)生),從而能吸附陰離子。 大顆粒粒子表面吸附分散劑后形成雙電層,陰離子被粒子表面緊密吸附,被稱為表面離子。在介質(zhì)中帶相反電荷的離子稱為反離子。它們被表面離子通過靜電吸附,反離子中的一部分與粒子及表面離子結(jié)合的比較緊密,
它們稱束縛反離子。它們與介質(zhì)成為運動整體,帶有負(fù)電荷,另一部分反離子則包圍在周圍,它們稱為自由反離子,形成擴散層。這樣在表面離子和反離子之間就形成雙電層。在介質(zhì)運動過程中,顆粒與顆粒、雙電層與雙電層之間由于帶有相同的電荷,會產(chǎn)生靜電排斥,從而使大顆粒之間難以相互接觸甚至團聚成更大的顆粒。 六偏磷酸鈉同時也屬于強堿弱酸鹽,其在水溶液中是基本機構(gòu)單元是P03-,它們能相互連接聚合成螺旋狀的長鏈,能吸附在顆粒表面增強顆粒的親水性,并且顯著提高顆粒表面的負(fù)電位,使雙電層更加穩(wěn)定,分散效果更好。
磷肥中磷酸一銨和磷酸脲,同樣是含磷含氮有什么區(qū)別?
首先,磷酸一銨和磷酸脲的養(yǎng)分含量比較。磷酸脲(CO(NH2)2·H3PO4)含氮為17.7%,含磷(P2O5)44.9%;磷酸一銨又稱磷酸二氫銨,化學(xué)式NH4H2PO4,含氮為12%含磷(P2O5)60%與含氮為12%含磷(P2O5)54%的兩種,有些工藝可以實現(xiàn)總養(yǎng)分含量73%的磷酸一銨。因此,我們可以看出個特征磷酸脲的含氮量高于磷酸一銨,含磷量低于磷酸一銨。
其次,比較一下兩者的化學(xué)特性。磷酸脲是一種無色透明棱柱狀晶體,該晶體呈平行層狀結(jié)構(gòu);它的分子量為158.06,密度為1.74g/cm3,熔點為115—117℃,含氮為17.7%,含磷(P2O5)44.9%,1%水溶液的pH值為1.89。磷酸一銨,無色四方晶體,分子式量115.03,密度1.803g/cm3,熔點190℃。溶于水顯弱酸性。在空氣中穩(wěn)定,熔點190℃。溶于水,水溶液呈酸性。0.1摩爾溶液pH=4.4,在10~25℃100克水中溶解度為9~40克。
對比磷酸脲和磷酸一銨可以發(fā)現(xiàn)以下顯著性的差異:(1)磷酸脲更酸,磷酸脲的1%的水溶液pH值為1.89,屬于強酸性,而磷酸一銨是偏酸性的肥料。(2)磷酸脲的溶解性更好,磷酸脲基本上溶解度可以達(dá)到1:1,而磷酸一銨只有9-40%。(3)磷酸脲的熔點更低。第三、比較一下兩者的合成工藝。磷酸脲生產(chǎn)工藝:早在20世紀(jì)初,德國巴斯夫就申請了制備磷酸脲的,磷酸脲是由尿素和磷酸反應(yīng)制得的,其反應(yīng)方程式為:H3PO4 CO(NH2)2 → CO(NH2)2·H3PO4其生產(chǎn)工藝按照原料來源可分為熱法磷酸法和濕法磷酸法,熱法磷酸濃度高,雜質(zhì)少,但價格貴,用以生產(chǎn)磷酸脲成本較高。濕法磷酸濃度低,雜質(zhì)較多,但價格低,用于生產(chǎn)磷酸脲工藝流程較長,產(chǎn)品質(zhì)量較差,成本較低。