硅线石改性无水泥浇注料的研究

　　硅线石 和红柱石、蓝晶石合称三石，具有相同的化学组成，不同的结构，它们都是常压下的热力学不稳定相，故而在常压下实验室无法合成，它们只存在于因地壳变动而形成的矿物中，硅线石在高温下（1545℃）转化为莫来石和方石英，转化速度较侵，转化后导致体积膨胀7％一8％。各种国产硅线石热膨胀率与它的化学组成有关，也与杂质含量有关。硅线石由于具有良好的高温性能和抗温度剧变能力，已广泛地用于耐火材料的改性。表2—30列出了硅线石对一些耐火制品的改性作用。在不定形耐火材料中大量应用的是蓝晶石以抵消结合剂及其他基质的高温收缩。近年来，硅线石在制作大型高炉热风炉低蠕变砖方面发挥了重要作用。此外，在各类窑具中也广泛应用其热稳定性，玻璃工业用耐火材料也较多。国内外有关硅线石加入浇注料中改性的报导不多，为此，我们对硅线石加入无水泥浇注料后改性的状态作了研究。

　　硅线石制品的一些性能：

　　一、实验：

　　将阳泉特级矾土熟料破碎成小于8mm的颗粒和小于0.088mm的细粉，硅线石为小于0.088mm的细粉，其他原料有d=1.4的磷酸溶液和d=1.30的硫酸铝溶液和矾土水泥。将上述原料按表2-32的配比制成25mm×25mm×130mm的试样和直径为50mm×50mm的试样，分别测定不同条件下的性能，其结果也列于表2-32.

　　注：D为分散剂三聚磷酸钠。

　　二、讨论：

　　无水泥浇注料加入硅线石后，1000℃×3h和1300℃×3h烧后的耐压强度和烧后线变化都无明显的变化，而1500℃×3h后耐压强度则大幅度下降，烧后线膨胀增大，而且随着硅线石加入量的增大，这种变化趋势逐渐增大，这可以用硅线石的分解和莫来石化导致其结构疏松来解释。图2—27的显微结构照片也充分说明了这一变化，未加硅线石的试样结构紧密，以刚玉相为主，而添加硅线石的试样则在1500℃×3h烧后分解已完全，观察到基质和颗粒边缘的莫来石生成（气孔较多并有裂缝），可以很好地解释上述现象。至于l 500℃下硅线石的分解完全可以认为是杂质存在促进其分解。但是，从图2—22还可见到：加入硅线石的无水泥浇注料烧后的抗折强度却无明显变化，即使是1500℃×3h烧后，其抗折强度也无下降的趋势，作者认为：这可能是因为抗折强度与材料的韧性密切相关，而莫来石化所造成的微裂纹和复相均有增韧作用，从而抵消了结构疏松的影响。由图2—23可见：硅线石的加入对无水泥浇注料的荷软开始温度影响不大，随硅线石的加入，其荷软开始点略有下降，原料本身纯度较高，加入的硅线石主要是使其在A1z（）3—SiO 2主系统中SiO 2含量增大而导致荷软开始点略有降低。图2—24显示无论用何种SiO 2微粉制作无水泥浇注料，硅线石加入后对其烧后强度的影响都是相似的，即1500℃×3h烧后耐压强度大幅度下降。图2—25显示了当硅线石加入到磷酸盐结合和硫酸盐结合的浇注料中，对其烧后耐压强度无显著影响，而硫酸盐结合的浇注料1500℃×3h烧后的耐压强度反而上升，作者认为：这主要是由于这两种浇注料中部以水泥作为促凝剂，所以在高温下液相量较大，这种液相可能阻碍莫来石的形成和消除莫来石化的膨胀作用。当然磷酸盐的链状聚合结构不易被破坏也是原因之一。

　　上述试验表明，硅线石加入到无水泥高技术浇注料中。同蓝晶石一样可以作为高温膨胀剂使用，但是，因为它的莫来石转变过程进行的很慢，而且体积膨胀也比蓝晶石小，所以从它对热稳定的影响而言，应该优于蓝晶石。同时从它加入到浇注料中在1500摄氏度烧后因体积膨胀而耐压强度下降，但烧后冷态抗折强度却不下降，说明在其结构中能形成具有分散应力的不规则细微裂纹，这对改善浇注料的热稳定性是有益的。