耐火物は、スチール製造、セメント生産、ガラス製造などの高温産業用途における重要な材料です。アルミナは、その優れた高温抵抗、機械的強度、化学的安定性により、耐火物で最も一般的に使用される原材料の1つです。一方、汎用性添加物としての再分散型の粉末は、耐火物の性能を向上させる重要な可能性を示しています。再分散可能な粉末供給業者として、私は、耐火物の鋳造物で、再分散可能な粉末がアルミナとどのように相互作用するかを探ることに非常に興味があります。
再分散性粉末とアルミナの物理的および化学的特性
相互作用を掘り下げる前に、再分散性のある粉末とアルミナの基本的な特性を理解することが不可欠です。次のような再分散性粉末再配分性ポリマーパウダーHS 3905290000、スプレーによって得られる自由 - 流れるような白い粉末 - 水性ポリマー分散を乾燥させます。通常、酢酸ビニル - エチレン（VAE）、アクリル、またはスチレン - ブタジエンなどのポリマーで構成されています。これらのポリマーは、水に再分散して安定したポリマー分散を形成します。これは、水蒸発後に形成される可能性があります。再分散型粉末のユニークな特性には、良好な接着、柔軟性、および水 - 保持能力が含まれます。
アルミナは、化学式のアルミナを備えており、α-アルミナ、γ-アルミナなどのいくつかの結晶型で存在します。α-アルミナは、高温で最も安定した形態であり、耐火性の用途で広く使用されています。融点が高い（約2054°C）、硬度が高く、優れた化学的不活性があります。アルミナの粒子サイズと表面特性は、耐火物のパフォーマンスにおいて重要な役割を果たします。
相互作用メカニズム
物理的な相互作用
- 粒子パッキングとレオロジー
再分散性粉末粒子は、難治性鋳造可能なマトリックスのアルミナ粒子間の空隙を満たすことができます。鋳造可能な混合物に再浸透性粉末を加えると、粒子の梱包密度を改善できます。これは、微細な再分散性粉末粒子が、より大きなアルミナ粒子間の隙間に適合し、鋳造可能な気孔率を減らすことができるためです。その結果、鋳造可能な緑の強度が強化され、作業性が向上します。たとえば、再分散型の粉末はアルミナ粒子間の潤滑剤として機能し、混合物の内部摩擦を減らし、混合して鋳造しやすくすることができます。 - 水 - 保持効果
再分散性粉末には、優れた水 - 保持特性があります。難治性鋳造物では、適切な水分含有量は、作業性とその後の硬化プロセスの両方に不可欠です。再分散性粉末は、鋳造可能なマトリックスに水を吸収して保持できます。これは、アルミナ粒子がよく濡れて均一に分布することを保証するため、混合物中のアルミナ粒子の分散に有益です。さらに、乾燥プロセス中に、再分散型の粉末からの水のゆっくりした放出は、鋳造可能な鋳物の急速な乾燥と亀裂を防ぐことができます。これは、大規模な鋳造にとって特に重要です。
化学的相互作用
- 接着と結合
再分散性粉末のポリマーは、アルミナ粒子と強い接着結合を形成することができます。再分散可能な粉末が水中で再分散し、アルミナ粒子の表面にポリマー膜を形成すると、粒子間に化学的および物理的な結合が生じる可能性があります。この結合は、難治性鋳造可能なマトリックスの凝集を促進し、その機械的強度を改善します。たとえば、ポリマー分子の極性基は、水素結合または他の化学力を介してアルミナ粒子の表面にあるヒドロキシル基と相互作用し、より安定した構造をもたらします。 - 表面修飾
再分散性粉末は、アルミナ粒子の表面特性を修正できます。アルミナ表面のポリマー膜は、粒子の表面エネルギーと濡れ性を変えることができます。この表面修飾は、アルミナと鋳造可能な他の添加物との間の反応速度論、および高温の使用中の周囲の環境との相互作用に影響を与える可能性があります。たとえば、アルミナ表面の疎水性ポリマーフィルムは、鋳造可能な吸水を減らし、水分に対する耐性を改善することができます - 関連する損傷。
耐火物のパフォーマンスへの影響
機械的性能
- 強さ
再分散型の粉末とアルミナの間の相互作用は、耐火物の機械的強度を大幅に改善できます。強化された梱包密度と粒子間の結合により、圧縮強度と曲げ強度が高くなります。緑色の状態では、緑色の強度が改善されると、鋳造可能なものの取り扱いと輸送が容易になります。発射後、ポリマー由来の炭素質残基とアルミナの間の化学結合は、高温での鋳造可能な強度にも寄与する可能性があります。 - タフネス
再分散性粉末は、耐火物の靭性を高めることができます。アルミナ粒子の表面に形成された柔軟なポリマー膜は、亀裂伝播中にエネルギーを吸収して消散させることができます。これは、鋳造可能な人が機械的な衝撃と熱サイクリングに抵抗し、亀裂やスポールのリスクを減らすことができることを意味します。
熱性能
- 熱伝導率
再分散型粉末の添加は、耐火物の熱伝導率に影響を与える可能性があります。アルミナ粒子上のポリマー膜は、絶縁層として機能し、鋳造可能なマトリックスを介した熱伝達を減少させることができます。これは、炉の裏地など、熱断熱が必要なアプリケーションで有益です。ただし、熱伝導率への影響は、加えられる再配置性粉末の量と発火温度にも依存します。温度発火により、ポリマーの分解が発生し、鋳造可能な構造が変化する可能性があります。 - 熱衝撃耐性
再分散性粉末とアルミナの間の相互作用に起因する改善された結合と靭性は、難治性鋳造物の熱衝撃耐性を高めます。鋳造可能が急速な温度変化にさらされると、柔軟なポリマー相が熱応力に対応し、亀裂の形成と伝播を防ぎます。これは、鋳造可能なものが鉄鋼ゴードルなどの繰り返し加熱および冷却サイクルにさらされるアプリケーションにとって重要です。
アプリケーションとケーススタディ
鉄鋼産業では、再分散性のある粉末とアルミナを備えた耐火物が、ひしゃく、タンディッシュ、炉の裏地に広く使用されています。たとえば、鋼のひしゃくの裏地では、鋳造可能な機械的強度と熱衝撃耐性の改善は、裏地のサービス寿命を延長し、鉄鋼製造プロセスの生産性を高める頻度を減らします。
セメント産業では、難治性鋳造物がkiの裏地に使用されます。再分散型の粉末とアルミナの間の相互作用は、設置中の鋳造可能性の作業性を改善し、kiの高温および腐食性環境に対する耐性を高めることができます。これにより、セメントキルンのより安定した動作とメンテナンスコストが削減されます。
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参照
- Zhang、Y。、＆Li、X。（2018）。アルミナベースの耐火物の特性に対する再配分性ポリマー粉末の効果。 Journal of revractory Materials、22（3）、189-196。
- Wang、H。、＆Chen、S。（2019）。高温耐火物質におけるポリマー添加剤とアルミナの間の相互作用メカニズム。 International Journal of High-温度材料とプロセス、35（2）、123-132。
- Li、J。、＆Liu、Z。（2020）。耐火物の作業性と強度に及ぼす再分散性粉末の影響。材料科学と工学：A、776、138819。