Nabacast粘結(jié)劑使用性能的探討

i.A.Dr. David Gathen

Nabacast粘結(jié)劑是德國(guó)納博特公司專門(mén)研發(fā)的以反應(yīng)氧化鋁為基礎(chǔ)的創(chuàng)新型無(wú)水泥粘結(jié)劑。該粘結(jié)劑有無(wú)水泥、抗腐蝕、易使用、凝固時(shí)間可調(diào)控及高耐火性能等顯著特點(diǎn)。

1 Nabacast粘結(jié)劑的性能

Nabacast粘結(jié)劑產(chǎn)品能同時(shí)滿足澆注件所期待的幾個(gè)功能，它不僅起粘結(jié)劑的作用，還起到微粉填料和分凝劑（膠體穩(wěn)定劑）的作用。

1.1 粘結(jié)作用

標(biāo)準(zhǔn)的反應(yīng)氧化鋁對(duì)水不產(chǎn)生反應(yīng)，而Nabacast加水后會(huì)產(chǎn)生凝固反應(yīng)。Nabacast是一種創(chuàng)新的、無(wú)水泥的含鎂氧化鋁粘結(jié)劑，其凝固反應(yīng)根據(jù)如下式發(fā)生：

Al203+4Mgo+11H2O > 4MgO.Al2O3.11H2O

從而形成一種鎂-鋁-雙-氫氧化物，與水泥相比，Nabacast的粘結(jié)力相對(duì)較弱。但經(jīng)過(guò)納博特按最佳目標(biāo)調(diào)控的最佳凝固時(shí)間，使你能用它生產(chǎn)出一種無(wú)水泥的、能承受冷沖壓力能達(dá)到接近20兆帕的澆鑄體。其凝固速度和澆注體的強(qiáng)度主要由Nabacast對(duì)水的反應(yīng)、和其與水的比例來(lái)決定。

1.2 微粉填料作用

反應(yīng)氧化鋁作為微粉用在耐火材料澆注體，這使得能用低水量生產(chǎn)出高密度澆鑄體，并能結(jié)合最佳的操作一致性。根據(jù)反應(yīng)氧化鋁的類型和數(shù)量，可以取得自流和振動(dòng)的加工的一致性。以其1～3微米的粒度，Nabacast在耐火材料澆鑄體中可以起到同樣的作用。

1.3 分凝劑作用

Nabacast可以生產(chǎn)出高價(jià)值耐火材料，特別是在絕對(duì)最低水量生產(chǎn)澆注體的時(shí)候。這是因?yàn)镹abaccast已經(jīng)根據(jù)工藝需求包含了所需的的分凝劑。使其完全沒(méi)有必要添加額外的分凝劑。由于Nabacast可以代替水泥中的成分如：粘結(jié)劑，微粉填料和分凝劑，因此推薦的澆注體生產(chǎn)配方見(jiàn)圖1。

一般耐火材料澆鑄體包含60%～75%的粗料，這就是所謂的骨料，即煅燒氧化鋁、白剛玉、棕剛玉或者煅燒莫來(lái)石，粒度在0.1～20mm之間；小于100μm的細(xì)成分被稱為澆鑄體的填料。更粗一點(diǎn)的填料成分（M1）是高鋁澆鑄體，通常使用45um（325#）粒度。根據(jù)需求，M1可以完全由Nabacast代替，或者部分代替，但是應(yīng)該考慮到高比例的Nabacast提供更高強(qiáng)度和更快速凝固。其它填料成分，如：微粉（M2，即反應(yīng)氧化鋁或硅微粉）、粘結(jié)劑（B，即水泥）和分凝劑添加物（A）都完全由Nabacast代替。

澆鑄體中的Nabacast比例，不應(yīng)該低于10%，但不超過(guò)30%。如果需要獲得某種高溫效果的話，最高約2%的硅微粉可以保留在配方中，這個(gè)劑量不會(huì)影響凝固時(shí)間和可操作性，但是0.5%的含量已被證明足夠形成好的尖晶石陶瓷，并具良好的熱機(jī)械性能。

2 使用Nabaccast粘結(jié)的凝固時(shí)間和澆注體的一致性

為了使?jié)茶T體的生產(chǎn)者在凝固時(shí)間和操作一致性上獲得一定的自由度，我們研發(fā)了4種產(chǎn)品等級(jí)：Nabacast ULM11、Nabacast ULM14、 Nabacast RM11、 Nabacast RM14（見(jiàn)表1）。這四種產(chǎn)品相互可以按任何比例混合，來(lái)自由地調(diào)整澆鑄體凝固速度和一致性，滿足用戶的需求。

ULM指超低氧化鎂含量，RM指常規(guī)氧化鎂含量，這都是從水泥粘結(jié)的澆注體工藝中借用來(lái)的。ULM級(jí)需要長(zhǎng)的凝固時(shí)間大于8h，RM級(jí)則才5h就凝固。11和14的數(shù)字反映純Nabacast粉的水需要量，同時(shí)提示澆注體的流動(dòng)性能。而NabacastULM11和RM11特別適合振動(dòng)成型鑄體，水需量最低，NabacastULM14和Nabacast RM14兩種都適合自由流動(dòng)的澆注體，水需量5%～6%。Nabacast系列產(chǎn)品可歸到同樣的工作原理和同樣的分凝劑系統(tǒng)，因此他們可以以任何比例混合來(lái)影響凝固時(shí)間和一致性。

3 使用Nabacast粘結(jié)劑無(wú)水泥澆注體尖晶陶瓷的形成

由于Nabacast是以鎂和氧化鋁的結(jié)合為基礎(chǔ)，Nabacast粘結(jié)劑在1 000°C時(shí)形成尖晶石陶瓷（MgAl2O4）。根據(jù)工藝常識(shí)，由于在粘結(jié)相中最高6%的鎂含量不足以引起尖晶石陶瓷（MgAl2O4澆鑄體）的形成，故我們研發(fā)了Nabacast SF11和Nabacast SF14，大大地提高了其中氧化鎂含量。

SF指尖晶石陶瓷形成的能力。尖晶石陶瓷澆注體在冶金行業(yè)處理鋼水使用中展現(xiàn)出對(duì)爐渣的超強(qiáng)抗腐蝕性能。在尖晶石陶瓷的形成過(guò)程中會(huì)引起8.7%的體積增加。為了控制這種體積增加，推薦使用Nabacast SF級(jí)和那些氧化鎂含量少些的Nabacast RM劑合并使用，調(diào)整其比例以達(dá)到澆注體中所期望的氧化鎂含量。

4 溫度和干燥對(duì)Nabacast粘結(jié)劑的澆注體凝固動(dòng)態(tài)的影響

增加溫度可以提高Nabacast水合作用的速度。增加10℃的溫度可以減少50%的凝固時(shí)間。為使脫模容易，建議不要給澆鑄體加蓋，這樣可使表面干燥，這意味著脫模能力能更早地獲得。

5 總 結(jié)

將Nabacast系列產(chǎn)品根據(jù)自己的需要來(lái)混合使用，調(diào)整Nabacast中氧化鎂含量，相應(yīng)的會(huì)影響凝固時(shí)間、影響尖晶石陶瓷的形成、影響冷沖擊力效果。氧化鎂含量越高，凝固時(shí)間越短、尖晶石陶瓷形成越好、越提高抗?fàn)t渣腐蝕性，更適用于冶金行業(yè)的鋼水處理。相反則朝反方向發(fā)展。但是混合使用時(shí)要根據(jù)用戶自己產(chǎn)品用途的要求，如果你要一個(gè)適合自己產(chǎn)品的配方，那就根據(jù)Nabacast的特性來(lái)混合使用，達(dá)到你需要的效果。

根據(jù)產(chǎn)品的尺寸來(lái)決定如何用溫度和濕度來(lái)影響干燥，成型后可以連磨具一起放進(jìn)50℃甚至60℃等較高溫度下烘烤，但是一定不要太快，要考慮蒸發(fā)因素，否則會(huì)開(kāi)裂，一般在35℃常溫干燥較好。

硅微粉可以提高熱機(jī)械性能，但是如果硅微粉超過(guò)2%，就會(huì)影響凝固時(shí)間和產(chǎn)品操作的一致性，一般0.5%比較合適。