磷酸鹽高鋁磚是一種在高溫工業(yè)中非常重要的不定形耐火材料。
核心定義
磷酸鹽高鋁磚 是指以高鋁礬土熟料（Al₂O₃含量通常 > 48%）為骨料和粉料，以磷酸或磷酸鹽溶液（如磷酸二氫鋁）作為結(jié)合劑，經(jīng)過混煉、成型、干燥和熱處理（通常在400-600℃）而制成的一種化學(xué)結(jié)合耐火磚。
它與傳統(tǒng)的水泥或陶瓷結(jié)合磚不同，其強(qiáng)度主要來源于磷酸與氧化鋁發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)生成磷酸鋁化合物，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的結(jié)合力。
主要特點(diǎn)
1. 高強(qiáng)度和耐磨性：
· 磷酸鹽與氧化鋁反應(yīng)形成的磷酸鋁網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其在常溫、中溫和高溫下都具有很高的機(jī)械強(qiáng)度。
· 這一特性使其成為優(yōu)良的耐磨耐火材料，特別適用于承受物料沖刷和機(jī)械磨損的部位。
2. 優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性：
· 其化學(xué)結(jié)合鍵（P-O-Al鍵）在溫度變化時(shí)具有一定的韌性，能夠緩沖熱應(yīng)力，因此抗熱震性能優(yōu)于許多陶瓷結(jié)合的耐火磚。不易因溫度的急劇變化而產(chǎn)生裂紋或剝落。
3. 良好的耐高溫性能：
· 雖然其使用溫度（通常為1400-1500℃）低于一些純氧化物或高級陶瓷材料，但對于大多數(shù)工業(yè)窯爐而言已經(jīng)足夠。其荷重軟化溫度較高。
4. 中溫強(qiáng)度不降低：
· 這是其相對于水玻璃結(jié)合或某些水泥結(jié)合材料的顯著優(yōu)點(diǎn)。普通耐火材料在800-1200℃的中溫區(qū)間強(qiáng)度會因結(jié)合相變化而下降，而磷酸鹽結(jié)合磚在此溫度區(qū)間仍能保持高強(qiáng)度。
5. 耐化學(xué)侵蝕性：
· 對酸性爐渣和氣體有較好的抵抗能力。但不耐堿性和堿性爐渣的侵蝕。
制造工藝簡介
1. 原料準(zhǔn)備：將高鋁礬土熟料破碎、篩分成不同粒級的骨料和細(xì)粉。
2. 混煉：將骨料、粉料與配制好的磷酸或磷酸鹽溶液在混煉機(jī)中充分?jǐn)嚢瑁蛊渚鶆蚧旌稀?/p>
3. 成型：通常采用高壓壓磚機(jī)（如摩擦壓磚機(jī)）壓制成所需的磚坯形狀。
4. 干燥與熱處理：
· 磚坯需要在低溫（如110℃左右）下進(jìn)行充分干燥，以去除物理水。
· 隨后在更高的溫度（400-600℃）下進(jìn)行熱處理。這個(gè)過程中，磷酸鹽與氧化鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)合，從而獲得最終的強(qiáng)度。這個(gè)過程被稱為“熱化學(xué)處理”而非“燒結(jié)”。
主要應(yīng)用領(lǐng)域
由于其優(yōu)異的耐磨性和熱震穩(wěn)定性，磷酸鹽高鋁磚被廣泛應(yīng)用于以下工業(yè)窯爐的關(guān)鍵易損部位：
· 水泥回轉(zhuǎn)窯：前窯口、冷卻帶、窯尾預(yù)熱器等溫度變化大、有物料沖刷的部位。
· 鋼鐵工業(yè)：高爐爐喉、熱風(fēng)爐燃燒器、魚雷罐車內(nèi)襯等。
· 玻璃窯爐：蓄熱室格子體、煙道等。
· 有色金屬冶煉爐：如反射爐、熔銅爐的某些部位。
· 循環(huán)流化床鍋爐：爐膛內(nèi)襯、旋風(fēng)分離器等磨損嚴(yán)重區(qū)域。
· 陶瓷窯爐：窯車面磚、噴嘴磚等。
注意事項(xiàng)與局限性
1. 不能用于堿性環(huán)境：磷酸鋁是酸性結(jié)合劑，會與堿性物質(zhì)（如K₂O, Na₂O, CaO等）發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度急劇下降。
2. 儲存要求：磚坯在熱處理前不能受潮，否則會影響其最終性能。
3. 烘爐制度：使用前需要嚴(yán)格按照烘爐曲線進(jìn)行烘烤，以確保結(jié)合劑充分反應(yīng)并排除殘余水分，避免爆裂。
4. 使用溫度限制：在過高溫度（如超過1500℃）下長期使用，磷酸鋁結(jié)合相會分解，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。
總結(jié)
磷酸鹽高鋁磚是一種通過化學(xué)結(jié)合獲得高性能的耐火材料，它完美地結(jié)合了高鋁原料的耐火性能和磷酸鹽結(jié)合劑帶來的高強(qiáng)度、高耐磨性和優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性。盡管它不耐堿且使用溫度有一定上限，但在其適用的工況下（特別是中低溫耐磨、熱震頻繁的環(huán)境），它是一種性價(jià)比極高、不可替代的關(guān)鍵耐火材料。
