由于水泥原材料越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)耐火材料的要求也變的更高，以陶瓷廢料、SiC、純鋁酸鈣水泥、Si02微粉和礬土粉為主要原料研制成水泥窯分解系統(tǒng)用碳化硅抗結(jié)皮澆注料，通過(guò)對(duì)SiC含量的調(diào)節(jié)，研究SiC對(duì)耐火澆注料力學(xué)性能、耐堿性能、抗結(jié)皮性能的影響。結(jié)果表明：以鋁酸鈣水泥為結(jié)合相的澆注料系統(tǒng)，SiC含量越高，其成型性能變差，但其耐堿性能、抗結(jié)皮性能更加優(yōu)異，SiC含量為15％、30％、55％的三種材料在綜合性能均可以滿(mǎn)足分解系統(tǒng)用耐火材料要求。
新型干法生產(chǎn)線分解系統(tǒng)中熱氣流中攜帶大量的物料粉塵以及燃料揮發(fā)的堿、硫、氯等堿蒸氣，對(duì)耐火材料侵蝕嚴(yán)重，并且隨著堿、硫、氯等揮發(fā)性物質(zhì)循環(huán)富集以及在預(yù)分解系統(tǒng)器壁發(fā)生熔融，黏附粉狀物料，產(chǎn)生結(jié)皮堵塞，使物料無(wú)法通過(guò)。因此，研究具有優(yōu)異的耐堿性能、耐磨性能、不結(jié)皮、不堵塞性能的碳化硅抗結(jié)皮澆注料對(duì)于滿(mǎn)足分解系統(tǒng)使用要求具有重要的意義。通過(guò)調(diào)節(jié)耐火澆注料的原料組成可以滿(mǎn)足上述要求，廢舊瓷片具有良好化學(xué)穩(wěn)定性，其高硅低鋁組分與堿氣反應(yīng)生成鈣長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石高粘度液相，附在澆注料表面，形成釉狀保護(hù)層，從而阻止堿的侵蝕，增強(qiáng)耐堿性能。SiC原料莫式硬度大，可以滿(mǎn)足生料的耐沖刷和磨損。表面光滑，與其他材料黏結(jié)和浸潤(rùn)性都比較差，不易結(jié)皮。高溫下會(huì)形成表面氧化層，保護(hù)本體材料免受堿蒸氣的侵蝕。因此，以瓷片和SiC為主要原料的耐火澆注料有望成為的新型分解系統(tǒng)用新材料。
2試驗(yàn)
為考察碳化硅抗結(jié)皮澆注料的影響，試驗(yàn)中SiC同時(shí)以骨料及粉料形式加入，通過(guò)調(diào)節(jié)骨料中瓷片和基質(zhì)中礬土粉的量滿(mǎn)足骨料：基質(zhì)=63：37，制備試樣A、B、C試樣。具體組成參照表1。A、B、C各試樣摻入相同的水量制成尺寸為40Im×40rnm×160mm規(guī)格的試樣，經(jīng)振動(dòng)成型，試樣在室溫下養(yǎng)護(hù)24h后脫模，在中養(yǎng)護(hù)3×24h，送入烘箱中110℃×24h，然后分別于1100℃x3h、1350℃×3h進(jìn)行熱處理，測(cè)其熱處理后的線變化率、體積密度、耐壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，耐堿試驗(yàn)、抗結(jié)皮試驗(yàn)。
3結(jié)果與分析
3.1 SiC加入量對(duì)澆注料流動(dòng)性能的影響試驗(yàn)中稱(chēng)添加SiC=15％、30％、50％的耐火澆注料為SiC澆注料。在A、B、C三組材料中添加相同的水，保證在相同的水分含量下進(jìn)行性能比較。但實(shí)驗(yàn)表明隨著碳化硅含量的增加，澆注料流動(dòng)性逐漸變差，材料的流動(dòng)性來(lái)源于材料表面形成一層水膜后，這層水膜降低了顆粒之間的摩擦，因此材料具有流動(dòng)性，但由于碳化硅本身具有憎水性，不易被潤(rùn)濕，水膜層不易形成，因此SiC含量越多，其澆注料流動(dòng)性越差。
3.2 Sic加入量對(duì)澆注料體積密度及線變化的影響
從圖l可以看出，對(duì)于這三組材料，體積變化呈現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn)：一、SiC含量越大，體積密度越大。這主要是由于SiC體積密度為2．6～2．8／cm3，廢舊瓷片的密度大約為2.2～2.49/cm3，因此SiC含量越多，材料體積密度越大。二、隨著溫度的升高，體積密度逐漸減小，這主要是因?yàn)椴牧显跍囟壬叩倪^(guò)程中逐漸排除游離水和結(jié)晶水，材料體積密度變小。110℃～1100℃過(guò)程中，三組材料的體積密度變化不大，但C組分澆注料在1350℃體積密度有上升趨勢(shì)，主要是由于SiC抗氧化性能較差，一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng)：
SiC（S）+3/2O2 (g) = SiO2 （S）+ CO（g）
SiC顆粒表面被氧化后形成一層Si02膜，這層膜起了保護(hù)內(nèi)部Sic免被氧化的作用。系統(tǒng)中SiC強(qiáng)烈被氧化的溫度范圍大致在1100℃～1300℃之間。理論上講，由于材料在氧化過(guò)程中會(huì)吸收3/2的02，而放出1個(gè)CO，因此材料的重量增加，所以體積密度在1350℃會(huì)有一定的增加。而A，B兩組材料由于SiC含量相對(duì)少一些，體積密度增加的趨勢(shì)不明顯。
圖2中可以看出，110℃烘干過(guò)程中，由于游離水的排除，材料均出現(xiàn)一定的收縮。1100℃時(shí)，由于水泥的水化產(chǎn)物轉(zhuǎn)化和脫水產(chǎn)生氣孔引起體積收縮起主要作用，因此三種材料線變化表現(xiàn)為負(fù)值。在1350℃時(shí)，A、B兩種組分的材料的線變化均為負(fù)值，而C組線變化為正值，這主要由于在1300左右，一方面SiC顆粒被氧化后在材料表面形成一層Si02膜，使材料的外觀尺寸變大，材料表現(xiàn)出微膨脹，另一方面礬土粉中低熔點(diǎn)雜質(zhì)成分產(chǎn)生液相，材料收縮，這兩作用的綜合結(jié)果就是材料表現(xiàn)出來(lái)的線變化規(guī)律。
圖3和圖4分別是材料抗折強(qiáng)度和耐壓強(qiáng)度的變化圖，這兩個(gè)曲線在1100℃和1350℃變化趨勢(shì)基本相同，我們可以看到A、B兩組1100℃燒后的試樣耐壓和抗折強(qiáng)度均有所上升，一方面此溫度硅微粉的水化產(chǎn)物發(fā)生聚合，補(bǔ)償了材料中溫強(qiáng)度，并且A、B組基質(zhì)中SiC粉料含量少，礬土粉含量多，礬土粉中的低熔點(diǎn)雜質(zhì)成分開(kāi)始產(chǎn)生液相，發(fā)生了部分燒結(jié)，因此強(qiáng)度升高。而C組由于SiC含量多，材料沒(méi)有發(fā)生部分燒結(jié)作用，強(qiáng)度來(lái)源于水泥水化結(jié)合，因此強(qiáng)度降低了。1350℃燒后的試樣耐壓和抗折強(qiáng)度變化趨勢(shì)主要來(lái)源與兩個(gè)因素，針狀莫來(lái)石的形成會(huì)提高材料的本征強(qiáng)度，而SiC氧化使材料產(chǎn)生一定的氣孔率引起膨脹使材料結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，兩個(gè)因素綜合作用使三種材料強(qiáng)度均有所升高。
4結(jié)論
(1)隨SiC含量增加時(shí)，澆注料的成型性能變差，材料的體積密度以及強(qiáng)度與SiC含量關(guān)系密切；
(2)和高鋁澆注料比較，SiC含量為15％、30％、50％的三種材料均具有更好的抗結(jié)皮性能；
(3)SiC含量為15％、30％、50％的三種材料均具有一級(jí)的耐堿性能。