【摘要】：目前,煤氣化爐所用的鎂鉻磚在高溫下很容易釋放出Cr~(6+),對(duì)環(huán)境和人體產(chǎn)生極大的傷害。而磷酸結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料所具有優(yōu)良的中高溫強(qiáng)度、耐酸性熔渣侵蝕性和較好的耐沖刷性等特點(diǎn)使其在煤氣化爐領(lǐng)域當(dāng)中擁有著潛在的應(yīng)用前景。但是,磷酸結(jié)合澆注料的流動(dòng)性較差,受熱容易膨脹,凝結(jié)時(shí)間不易控制等缺點(diǎn)也一定程度的限制了它的使用。因此,本文目的為:1、通過(guò)選擇合適的分散劑來(lái)減低磷酸結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料的粘度,提高它的施工性能。2、通過(guò)控制微粉的種類(lèi),對(duì)磷酸結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料的氣孔率進(jìn)行改善。3、通過(guò)控制活性氧化鋁微粉的含量,探索磷酸鹽澆注料的硬化機(jī)理,增強(qiáng)其的高溫性能。為了改善磷酸結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料的流動(dòng)性,首先借助zeta電位對(duì)H_3PO_4-Al_2O_3體系的吸附模型進(jìn)行了分析,并在此基礎(chǔ)上,研究了四種分散劑(聚羧酸鹽(PS)、萘系磺酸鹽(FDN)、檸檬酸(CA)、三聚磷酸鈉(STPP))對(duì)磷酸-剛玉細(xì)粉體系流變特性的影響和其在氧化鋁顆粒表面的吸附機(jī)制。借助動(dòng)電性能與紅外測(cè)試分析了顆粒和分散劑長(zhǎng)鏈分子之間的吸附機(jī)制,從而假設(shè)了三種吸附模型,借助這三種吸附模型,提出了不同分散劑與磷酸結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料之間的作用規(guī)律。研究結(jié)果表明:在四種分散劑當(dāng)中,只有FDN可以在氧化鋁-磷酸的體系中吸附在氧化鋁顆粒表面,提高漿體的zeta電位,降低體系的剪切模量,使試樣能夠擁有一個(gè)優(yōu)異的施工性能,FDN最合適的加入量為0.3%。然而,通過(guò)選擇合適的表面活性劑,對(duì)磷酸鹽澆注料流動(dòng)性的改善是有限的�；诖�,我們通過(guò)改變磷酸的濃度,促凝劑的種類(lèi)(MgO、alphabond、CA670),微粉種類(lèi)(硅微粉、莫來(lái)石微粉、富鋁尖晶石微粉)來(lái)進(jìn)一步的降低試樣的氣孔率。研究結(jié)果表明:在磷酸結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料當(dāng)中,選擇鋁酸鈣水泥作為促凝劑時(shí),試樣經(jīng)過(guò)1500℃熱處理后的顯氣孔率為17.3%,低于不加促凝劑澆注料試樣的20.1%。在此基礎(chǔ)上我們發(fā)現(xiàn),通過(guò)降低磷酸的含量也能夠降低澆注料試樣的顯氣孔率。當(dāng)磷酸含量從7%降低到1%后,澆注料試樣的顯氣孔率從19.3%降低至16.0%(1500℃)。除此之外,在磷酸結(jié)合澆注料中外加3%的莫來(lái)石微粉之后,試樣經(jīng)過(guò)110℃、1100℃和1500℃熱處理后的顯氣孔率僅為12.5%、13.0%和13.3%,其抗渣滲透指數(shù)從44.8%下降至9.2%,下降幅度達(dá)到了79.4%。為了對(duì)磷酸結(jié)合澆注料的力學(xué)性能進(jìn)行優(yōu)化,以板狀剛玉為原料,磷酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為48%)為結(jié)合劑,添加FDN作為分散劑,NH-66為抑制劑,制備磷酸結(jié)合澆注料。通過(guò)改變活性氧化鋁微粉的含量分別為0、5%、10%、15%、20%來(lái)優(yōu)化磷酸結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料的顯微結(jié)構(gòu),較系統(tǒng)地分析了活性氧化鋁微粉的含量對(duì)材料物相組成、顯微結(jié)構(gòu)特征及性能的影響。結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)1100℃熱處理之后,活性氧化鋁含量從10%增加至15%,澆注料試樣的常溫抗折強(qiáng)度增加19%,達(dá)到33.1MPa。Xrd結(jié)果顯示:活性氧化鋁微粉含量的增加,燒結(jié)溫度的提升均能夠促進(jìn)磷酸鋁結(jié)合相的生成。Sem結(jié)果顯示:顯微結(jié)構(gòu)當(dāng)中生成的磷酸鋁結(jié)合相穿插在骨料與基質(zhì)之間,給試樣提供了一個(gè)良好的力學(xué)性能�；钚匝趸X微粉的增加能夠促進(jìn)板狀結(jié)構(gòu)磷酸鋁的生成,從而對(duì)材料進(jìn)行增強(qiáng)增韌,提高了澆注料的高溫性能。當(dāng)活性氧化鋁含量為15%時(shí),澆注料試樣取得了一個(gè)較為優(yōu)異的高溫性能。
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TQ175.732;TQ545
【圖文】：

圖 1.1 不同磷酸鋁的溶解度Fig.1.1 The solubility of different aluminium phosphate鋁制備方法為將磷酸（60％）與氫氧化鋁混合，煮沸約一個(gè)酸二氫鋁。磷酸二氫鋁固體（粉末）在工業(yè)上則是用噴霧干

Al2O3-P2O5系二元相圖

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本文編號(hào)：2734218