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低温余热发电用耐磨耐火可塑料原料应用测试对比

来源:盛世金鼎(盛世金鼎整理发布)   时间:2018-12-28 09:46:08
    耐磨耐火可塑料作为一种新型的不定形材料,解决了纯低温余热发电系统管道易磨损、寿命短和热利用率低等难题,耐磨耐火可塑料对提高余热发电系统运转效率、降低生产成本、节约资源和能源具有重大意义。目前,高铝矾土熟料作为一种重要的骨料,在耐磨耐火可塑料发展中起着重要的作用。近年来,我国高铝矾土资源开采无序且经常是采富矿弃贫矿,导致的耐火级高铝矾土资源日益匮乏。目前,高铝矾土存在生产工艺简单、综合利用率低、质量不稳定等问题,从而导致其原料供应紧张、生产出的产品质量波动大的问题。为了解决这些问题,我国许多耐火材料方面的专家经过多年研究探索认为,发展铝矾土均质料将是一条*越的途径。

    本文以均质料与高铝矾土熟料为骨料,制备纯低温余热发电用耐磨耐火可塑料,通过对比这两种耐磨耐火可塑料的性能,试图找到均质料对耐磨耐火可塑料的影响,为均质料工业化系统应用提供依据。

    试验1.原料

    以均质料或矾石熟料为骨料,高铝微粉、SiC细粉、硅微粉等为粉料,磷酸二氢铝为结合剂,以镁砂为硬化剂,并添加有机烧结剂。

    本试验采用的结合剂为磷酸二氢铝,是采用工业纯H3PO4和Al(OH)3自行配制的(磷酸溶液的质量分数为85%)。其中,H3PO4和Al(OH)3的摩尔比在三四之间。

    2.实验方案

    ①相关性能对比实验

    固定基质的种类和加入量,固定结合剂用量,只改变骨料的种类,研究均质料替代矾土熟料后对可塑料性能的影响。上述两种骨料及结合剂按表1进行配比并编号。

    ②性能检测

    按照以上配比准确称量所需原料及有机烧结机,倒入搅拌机中搅拌均匀后,先加入3%的结合剂,搅拌3min,使材料混拌均匀后,封口困料24h。然后将剩余3%的结合剂加入到材料中成型。

    将搅拌好的料分别制成40mm×40mm×160mm、230mm×115mm×65mm及耐磨试块,室温养护24h后脱模,在110℃干燥24h后备用。110℃烘干后试样分别在815℃和1100℃保温3h煅烧,测试烧后试样的显气孔率、线变化率及处理后试样烧后的冷态强度。

    耐磨性能:测试前,对试样进行815℃×3h的热处理,然后按美国耐磨性试验标准(ASTMC704-94)检验材料的耐磨性能,用试样的磨损量来评价该材料的耐磨性能。

    热震性能:测试前,对试样进行900℃×3h的热处理,然后在900℃的条件下测定。
 结果与分析1.常温物理性能分析

    在结合剂加入量相同的情况下,分别测定1号和2号试样在110℃、815℃及1100℃处理后的抗折、耐压强度。在基质相同的情况下,2号试样的抗折、耐压强度在110℃、815℃及1100℃时均优于1号试样。110℃时1号和2号试样的抗折和耐压强度相差都不大,原因是该温度下试样强度主要是由其结合剂的加入量决定,在结合剂加入量相同的条件下,强度相差不大。两试样在815℃和1100℃时的抗折、耐压强度有增大的趋势,且2号试样的强度都比1号增加得更多,原因可能是2号试样在常温中基质和骨料之间结合比1号试样紧密,随着热处理温度的升高2号试样烧结过程中基质所形成的莫来石相和以莫来石相为主晶相的均质料结合得更加紧密,而矾土熟料由于杂质富集等现象容易形成“短板效应”。

    2.其他性能分析

    2号试样的加热*性变化、显气孔率及耐磨都优于1号试样,主要是因为:均质料本身比较致密,杂质少,强度高,且在处理温度下基质中与莫来石相和以莫来石相为主晶相的均质料很好地结合在一起,随着温度的提高,结合程度更紧密,性能更加优越。在处理温度下,两个试样的热震稳定性都超过40次,说明与天然矾土熟料相比,以中低品位均质料为主要原料制备的耐磨耐火可塑料同样具有优越的抗热震性能。

    均质料替代高铝矾土熟料制备的耐磨耐火可塑料可提高试样在110℃、815℃和1100℃烧后的抗折、耐压强度,改善其在815℃和1100℃烧后的显气孔率、线变化率及815℃时的耐磨强度。原因可能与均质料自身的性能均一、致密、稳定等性能有关。均质料在耐磨耐火可塑料中的应用为该产品使用寿命更加持久提供了可能。

 

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