用泡沫法制造輕質(zhì)剛玉磚是將發(fā)泡劑和穩(wěn)定劑及水按一定比例配合,先制成泡沫液,然后與氧化鋁泥漿混合、澆注成型、養(yǎng)護(hù)、干燥、烘烤和燒成等工序,制成高氣孔率的輕質(zhì)剛玉磚。
輕質(zhì)剛玉磚中的氣孔是由特別加入泥料中的泡沫形成的。
泡沫對(duì)輕質(zhì)剛玉磚的性質(zhì)有決定性的影響,干的坯體中就不存在泡沫了。要制成穩(wěn)定的泡沫,必須在水中加入某些物質(zhì),使氣體一液體界面上形成一層吸附層,從而使水的表面能降低,泡沫穩(wěn)定。純的液體不會(huì)形成穩(wěn)定的泡沫,要使泡沫具有穩(wěn)定性,泡沫薄膜表層要有結(jié)聚黏度,引用穩(wěn)定劑使形成的吸附結(jié)聚層黏度增大。摻入水中促進(jìn)泡沫形成的物質(zhì)稱為泡沫形成劑。在輕質(zhì)耐火材料生產(chǎn)中通常采用松香皂或天然的“皂根”。氣體是分散相,液體是使氣泡互相分離的分散介質(zhì),泡沫的存在是分相氣泡表面降低到最低限度。氣泡表面活性越強(qiáng),吸附固體細(xì)粒的性能越強(qiáng),所生成的吸附層也越牢固,吸附層的穩(wěn)定性受到泡沫劑濃度的影響。此外,氣體與液體所產(chǎn)生的膠體溶液的pH值對(duì)穩(wěn)定性也有影響,pH值越接近7越好。
松香皂是用純松香、苛性鈉和水制備的,三者比例依次為43%、7%、50%,將松香置于金屬容器中熔化,加熱時(shí)不斷攪拌,并用lo%的苛性鈉溶液處理,至松香完全皂化失去黏性并具有一定稠度為止。待冷卻到室溫以后,用飽和食鹽溶液用傾瀉法洗滌3~4遍,再用純凈冷水洗滌一次之后,松香皂即可備用。制造泡沫液時(shí),用明膠做泡沫穩(wěn)定劑。用40%松香皂,10%碳酸鈣,50%明膠和足夠的水,加熱混合成均勻的乳濁液(即泡沫形成劑),然后將乳濁液的水溶液于圓筒形打泡器中制成泡沫。
在氧化鋁粉料中加入適量的黏土、明礬和水等配制成泥漿,然后將制成的泡沫加入泥漿中攪拌均勻,混合物的總含水量約80%。接著將拌有大量泡沫的泥漿在模型中澆灌成型。
氧化鋁分散組分完全覆蓋在空氣泡表面,氣泡的穩(wěn)定性很快提高,細(xì)粉的懸浮液具有阻止氣泡消失的黏度,泥料中保持有泡沫。
泡沫氧化鋁磚的原料用工業(yè)氧化鋁,經(jīng)煅燒、粉碎、凈化、制成粒徑小于30μm的細(xì)粉。
顆粒不能太粗,否則會(huì)嚴(yán)重破壞泡沫,以及容易使泥漿分層。材料的真密度愈大,顆粒要愈細(xì),分散度要愈大。氧化鋁懸浮液的最佳pH值是2.5~5。
增加泡沫含量能使坯體的密度降低,如果加入泡沫的泥料結(jié)構(gòu)不均勻,雖然增加泡沫的含量,但是效果不一定好。
液相(水)的作用十分重要,液相不足時(shí),泡沫泥料的密度大。這是由于懸浮液黏度過大,造成泥料不舒展及氣泡破壞。泥料中保持穩(wěn)定的泡沫是懸浮液最佳水分的結(jié)果,如果水分過大,坯體收縮增大,氣泡容易結(jié)合在一起。
現(xiàn)在用泡沫法生產(chǎn)輕質(zhì)耐火輕質(zhì)剛玉磚,基本上還是采用澆灌成型,成型后的坯體連同模具一起在60~70℃的烘房里干燥4天左右脫模,然后再進(jìn)行適當(dāng)干燥,最后經(jīng)1300~1550℃燒成,總燒成時(shí)間50~60 h。燒成后的輕質(zhì)剛玉磚通常沒有準(zhǔn)確的外形和尺寸,因此出窯后的輕質(zhì)剛玉磚要進(jìn)行機(jī)械或手工切割,可以制成密度0.8~1.3 g/cm3、耐壓強(qiáng)度4 MPa、氣孔率70%~%、熱導(dǎo)率0.17 W/(m·K),使用溫度1500~1700℃的輕質(zhì)剛玉隔熱磚。
在工業(yè)上已經(jīng)完全掌握了泡沫法生產(chǎn)輕質(zhì)剛玉耐火材料的工藝技術(shù),可按用戶使用條件生產(chǎn)出各種類型的輕質(zhì)剛玉耐火材料。有的文獻(xiàn)介紹:可以采用不燒或預(yù)燒的工業(yè)氧化鋁,添加磨細(xì)的Ti022%。用膠狀松香、皂角甙、水解樹脂等制造泡沫。所謂膠狀松香,是用松香皂(松香酸的堿鹽)和水膠(1%~2%)制取的。將泡沫泥料澆到模型里,其坯體經(jīng)過烘干,添加TiO。的坯體要在1550℃燒成。不加TiO2的坯體在1740℃燒成。
泡沫泥料可以分注到用不銹鋼薄板制造的模型里,坯體在模型里經(jīng)過30~40℃干燥晝夜,然后卸下模型,將半成品加肋,還要干燥2晝夜。在間歇窯里經(jīng)過48 h燒成,最終溫度1600℃,保溫6 h。冷卻過程要注意,800℃以上冷卻速度不超過lOO℃/h,其余為40~℃/h。并且要對(duì)輕質(zhì)剛玉磚的形狀和尺寸進(jìn)行機(jī)械加工。
為了提高泥漿起泡后的穩(wěn)定性,在打漿時(shí)可加入料粉量0.3%的骨膠,骨膠必須在溶解后加入,否則將仍有團(tuán)塊物殘留在泥漿中。一般采用軟木或鋁制作模型。模內(nèi)工作面要求光滑不開裂,并刷上機(jī)油。
成型時(shí)按澆注場(chǎng)所分為火炕澆注和隧道干燥澆注兩種。有的工廠采用頻率為2500次/min,振動(dòng)30~60 S澆注,獲得較好的效果。
干燥后磚坯的殘余水分在3%以下時(shí)可裝窯燒成。泡沫磚坯在裝窯時(shí)應(yīng)搭架或放在致密輕質(zhì)剛玉磚磚坯的上部,要按密度大的磚坯裝在下部,密度小的裝在上部的原則裝窯,相互之間應(yīng)盡可能不受擠壓。對(duì)于直接接觸火焰的部分磚坯應(yīng)設(shè)置覆蓋保護(hù)物。燒成后的輕質(zhì)剛玉磚都要經(jīng)過切割,磨削加工。
用泡沫法生產(chǎn)剛玉磚,燒成時(shí)產(chǎn)生體積收縮,由于燒結(jié)而使薄膜內(nèi)的氣孔消除,但對(duì)較大的空氣孔洞沒有影響。
泡沫法能生產(chǎn)出高質(zhì)量的輕質(zhì)剛玉輕質(zhì)剛玉磚,可是工藝程序比較多,而且比較復(fù)雜。















