草酸对磷酸／磷酸盐结合可塑料物理性能的影响
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丁钰王秉军刘开琪中国钢研科技集团有限公司北京市特种陶瓷与耐火材料重点实验室北京100081
摘要研究了磷酸／磷酸二氢铝和磷酸二氢铝两种结合体系下，草酸对矾土质可塑料常温及中温物理
性能的影响．试验表明：草酸有助于可塑料中液体结合剂总添加量的减少；可塑料试样常温烘干(110"Cx24h)强度随草酸添加量的增加先降低后升高；而经1100"Cx3 h热处理后的可塑料试样强
度随草酸加入量的增加先升高后降低．
关键词磷酸，磷酸二氢铝，草酸，可塑料，物理性能
耐火可塑料是不定形耐火材料的一个重要品种，主要应用在加热炉、电炉顶，某些窑炉的局部修补以及电厂锅炉的不易施工部位。可塑料具有一些不可替代的优点，诸如可塑料施工的炉体温度高，抗热震性能优良，导热系数较低，施工方式灵活等【l五l。
磷酸或酸性磷酸盐结合可塑料的特点是具有较好的中高温结合强度，耐磨性好和抗热震性能好【31。
草酸通常作为保存剂添加到磷酸，酸性磷酸盐结合可塑料中，起延长可塑料保存期的作用。但是草酸的
添加对磷酸或磷酸盐可塑料的常温及中温热处理后物理性能的影响及其作用机制鲜有报道。在本文中，
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主要研究了草酸对磷酸，磷酸二氢铝和磷酸二氢铝结合矾土质可塑料物理性能的影响及其作用机制。
l试验
985和211有什么区别1．1原料
试验以特级矾土颗粒(w(A1203)>85．O％)为骨料，特级矾土细粉(w(A1203)>85．O％)，煅烧
甜氧化铝细粉(w(A1203)=99．6％)，铝酸钙水泥(凯诺思(中国)铝酸盐技术有限公司，Secar68)和可塑
料添加剂等为基质，外加草酸(化学纯)，以磷酸溶液(p=1．279·mld)，磷酸二氢铝溶液(p=1．459．ml。1)
为结合剂制备了磷酸，磷酸二氨铝和磷酸二氢铝结合矾土质可塑料。
1．2试验方法
在磷酸／j瞵酸二氢铝和磷酸二氢铝结合两种体系下，保持各种固体原料配比(见表1)不变，调
节草酸的加入量。先将各粒度的矾土颗粒、矾土细粉及氧化铝细粉，添加剂按照配比混合均匀，磷酸
／磷酸二氢铝结合可塑料外加4％的磷酸溶液混练；磷酸二氢铝结合可塑料混料后外加4％的磷酸二
氢铝混练。混练后按照配比加入剩余各固体原料，并在保证施工性能一致的条件下，适量加入剩余的
液体
结合剂，混合均匀后制成尺寸为40minx40mmxl60衄的可塑料试条。
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表1可塑料配比(w)％
原料嘴埘勰甜
特级矾土骨料61
特级矾土细粉24．5湛江到北海
Q-A120a细粉6
添加剂6
减水剂o．5
铝酸钙水泥2
磷酸(外加)5．5(磷酸，磷酸二氢铝体系)
草酸(外加)0l 2 3
磷酸二氢铝(外加)适量适量适量适量
1．3性能测试
可塑料样条制成后分别经110"Cx24h烘干和1100"Cx3h热处理，对试样烘干后和热处理后的抗折强
度、耐压强度进行检测。
2结果与讨论
2．1草酸加入量对液体结合剂加入总量的影响草酸加入量对液体结合剂加入总量的影响见图1。由图l可
知，在保证各组试样施工性能一致的
条件下，草酸加入量与液体结合剂添加总量之间的关系。由图1还可以看出，随草酸加入量的增加，可塑
料中需添加的液体结合剂的总量减少，且草酸对减少结合剂加入量的作用减弱。
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(a)磷酸，磷酸二氢铝结合(b)磷酸二氢铝结合
图1草酸加入量对液体结合剂加入总量的影响
在磷酸或磷酸二氢铝结合的A1203一Si02系耐火材料中，由于磷酸或磷酸二氢铝会与材料中的氧化铝反应生成不溶性的正磷酸铝AIP04·nH20而使混合料变干，从而失去作业性能(可塑性)，其反应如下：
A1203+H3P¨2AI(H2P04)3+3H20，(1)
AI(H2P04)3+A1203+(n-3)H20-÷3AI P04·n H20a(2)
草酸作为一种保存剂能与趟3+离子生成络合物，抑制不溶性的AIP04·nH20的生成，从而延长
红警2怎么玩储存期‘31。草酸的加入使可塑料中的磷酸或磷酸二氢铝被释放出来，从而达到减少酸性结合剂使用
量的作用。
2．2草酸加入量对可塑料烘干强度的影响
草酸加入量对可塑料烘干强度的影响见图2。由图2可知，两种结合体系制成的试样常温强度
都是随草酸的加入量先减小后增大，加入少量草酸时，可塑料的常温强度低于不加草酸的试样，而
随着草酸添加量的增加，可塑料的常温抗折强度和耐压强度不断升高。这是因为，磷酸或酸性磷酸
盐结合可塑料在200℃之前是磷酸二氢铝起胶结作用，在加入铝酸钙水泥后，则生成的含水的磷酸
一氢钙起主导作用，使可塑料产生强度【4】。
草酸的加入具有两方面作用：一方面因为它会与氧化铝反应生成络合物，使可塑料中添加的更大猜想造句
部分的磷酸或磷酸二氢铝能与水泥反应生成含水磷酸一氢钙；另一方面，因为草酸的加入使得可塑料
酸性液体结合剂的总加入量减少(如2．1所述)，客观上降低了生成含水磷酸一氢钙的量。
(a)磷酸，磷酸二氢铝结合Co)磷酸二氢铝结合
图2草酸加入量对试样烘干强度的影响
由图l可以看出，当草酸的加入量较少时，其对降低可塑料液体结合剂加入量的作用较强，随
着草酸添加量的增加，其降低液体添加量的作用减弱。所以，当草酸加入量较少时，由于其降低液
体结合剂的作用较强，而与可塑料中的氧化铝反应较弱，于是，磷酸或磷酸二氢铝与铝酸钙水泥生
成含水磷酸一氢钙的量较少，表现为常温强度降低。随着草酸加入量的增加，其对磷酸／磷酸二氢铝
添加量的减少作用减弱，面与氧化铝反应生成络合物的反应相对增强，所以可塑料中生成的含水磷
酸一氢钙的量增加，表现为可塑料常温烘干强度不断增加。
2．3草酸加入量对可塑料1100℃热处理后强度的影响草酸加入量对可塑料1100℃热处理后强度的影响见图3。
由图可知，磷酸或酸性磷酸盐结合耐火
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材料经1100℃热处理后，主要是磷酸铝(触P104)对强度起作用【4】，两种结合体系下，经1100℃x3 h 热处理后，试样抗折强度和耐压强度先增加后减小。加入少量革酸时，试样强度升高，随着草酸添加量的增加，试样强度不断降低。
这是因为，草酸的加入抑制了磷酸盐的生成，因此延长了耐火可塑料的保存期，同时赋予了结合剂与原材料间的更充分的分散与润湿时间，使其结合性和粘塑性得到了良好的发挥，导致了高温性能的改善和提高【4】。
所以，当加入少量草酸时，可塑料1100℃热处理后强度得到提高；而随着草酸加入量增加，可塑料中液体结合剂的添加量减少，导致对高温强度起作用的磷酸铝的生成量减少，致使高温强度不断降低。
(a)磷酸用％酸二氢铝结合(b)磷酸二氢铝结合
图3草酸加入量对可塑料1100℃热处理后强度的影响
3结论
(1)在磷酸，磷酸二氢铝和磷酸二氢铝结合矾土质可塑料中，在保证材料施工性能一致的条件下，
随着革酸添加量的增加，可塑料中液体结合剂的总需求量减少。(2)两种结合方式的可塑料，经110℃×24h烘干后，试样强度先减小后增大。加入少量草酸时，
试样烘干强度比没有添加草酸的试样低；但随着草酸添加量的增加，试样烘干强度不断升高。
(3)两种结合方式的可塑料，经1100。Cx3h热处理后，试样强度先增加后减小。加入少量草酸时，其1100℃热处理后强度比没有加草酸的试样强度有所增加，而随着草酸添加量的增加，1100℃ 热处理后的试样强度不断降低。
参考文献
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