耐火材料常用的结合剂

耐火材料结合剂

众所周知，耐火材料主要由耐火骨料、耐火粉料、结合剂、外加剂等原材料共同组成。常用的结合剂主要可以分为四大类，其结合机理都有所不同。

01铝酸钙水泥

铝酸钙水泥是以一铝酸钙(CaO·Al2O3)或二铝酸钙(CaO·2Al2O3)为主要矿物成分的水泥。它是以天然铝矾土或工业氧化铝与碳酸钙(石灰石)按一定比例配合，经煅烧或电熔而制成的，也有用铁矾土与石灰石配合经熔融而制成。

主要用于耐火浇注料、喷射料的结合剂;中低档耐火浇注料(粘土、高铝)用普通铝酸钙水泥;高档耐火材料(刚玉、莫来石、铬刚玉、刚玉尖晶石)用纯铝酸钙水泥。

02磷酸及磷酸盐

磷酸盐结合为热硬性结合。一般情况下，如不加水泥等促硬剂，需要在升温条件下磷酸才能和耐火材料发生反应形成化学结合。

受热后，磷酸盐结合相发生十分复杂的化学变化，具体情况视温度的高低、结合剂的原始成分、耐火材料的成分、活性而变。例如，磷酸和工业氧化铝的混合后，经1200℃的热处理，形成磷铝石AlPO4·2H2O;经200℃的热处理，结合相仍为磷铝矿经350℃的热处理，形成磷铝矿AlPO4;;经500°C以上的热处理后，才开始形成磷石英和方石英期的AlPO4。

—般情况下，磷酸铝结合相需要经过500℃以上的热处理才能在大气中长期保持稳定。因为，无水磷酸铝AlPO4有多种晶型：除前述的磷石英型、方石英型、磷铝矿型外，还有A、B、C、D、E等介稳晶体。其中，A、B、C、D、E等介稳磷酸铝都会吸潮软化。如果热处理温度不够，又没有足够的促凝物质，磷酸盐结合耐火材料的性能和寿命将受到影响。

磷酸用于磷酸结合耐火砖、浇注料、火泥中;磷酸铝用于酸性、中性耐材;六偏磷酸钠可用于碱性耐火材料结合剂。

03水玻璃

水玻璃俗称“泡花碱”“硅酸钠”，是一种高度复杂的分散体系。水玻璃可以采用加热硬化，也可以添加促硬剂使其发生化学固化。硅酸钠的水溶液俗称水玻璃，硅酸钠在以水为分散剂的体系中为无色、略带色的透明或半透明粘稠状液体。固体硅酸钠为无色、略带色的透明或半透明玻璃块状体。形态分为液体、固体、水淬三种。理论上称这类物质为“胶体”。水玻璃俗称硅酸钠，主要成分是硅。普通硅酸钠为略带浅蓝色块状或颗粒状固体，高温高压溶解后是略带色的透明或半透明粘稠液体。硅酸盐结合剂作为不定型耐火材料结合剂的主要品种为含碱金属硅酸盐，即通称水玻璃。

水玻璃在耐火材料中应用广泛，酸性(硅质、蜡石质)、中性(粘土、高铝)、碱性(镁质、镁铬、镁铝)，定型、不定型均可使用。

04硅溶胶

硅溶胶是高级耐火材料的结合剂。对于定形耐火材料，硅溶胶结合剂起提高坯体强度、降低烧结温度和拓宽烧结范围的作用。对于不定形耐火材料，硅溶胶起助结合剂的作用，正确调配硅溶胶和化学外加剂可以在不影响凝结、固化速率，不降低干燥强度的前提下，通过大幅减少水泥掺里获得显著提髙耐火材料高温性能的效果。比如，配制超低水泥耐火浇注料。