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由于水硬性结合剂在常温下可以和水发生反应使材料具有强度,因而在不定形耐火材料中具有较为广泛的应用,这其中又以铝酸钙水泥的应用最为广泛。但在铝酸钙水泥结合的浇注料中,CaO的引入导致材料高温物理性能降低。铝酸钡由于具有水硬性也可以作为耐火材料的结合剂,同时高温下与材料中SiO2反应生成的BaAl2Si2O8熔点较高,具有良好的高温性能,能够解决铝酸钙水泥高温下生成CaAl2(SiO4)2低熔相导致其高温性能较差的问题。但针对铝酸钡的制备方法研究缺乏系统性研究,同时铝酸钡水化速度过快影响其使用性能,因而能否减缓其水化速度成为影响其使用的关键因素。为解决上述问题,本文以铝酸钡作为研究对象,研究了不同原料组成、不同煅烧温度对合成铝酸钡的影响;进而对一铝酸钡的水化特性,减缓铝酸钡水化速度的方法,以及铝酸钡与活性Al2O3复合物料浆的流变特性进行了研究;在此基础上,研究了铝酸钡水泥对刚玉质浇注料性能的影响。得出以下结论: (1)采用高温固相法,以BaCO3或BaSO4为钡源、Al2O3或Al(OH)为铝源,在一定温度下煅烧3h后均能合成BaAl2O4,且煅烧温度越高,BaAl2O4的含量越高。其中以BaCO3和Al(OH)3为原料合成BaAl2O4的温度最低,1000℃左右即可合成出纯度较高的BaAl2O4相。 (2)按照水灰比1∶1,在25℃、90%湿度下进行BaAl2O4水化。得到的水化相组成较复杂,包含AlO(OH)、Al(OH)3、Ba(AlO(OH)2)2、BaAl2C2O13H10等物相。BaAl2O4水化产物的形貌主要为长柱状和针状,也有少量呈颗粒状和片状。BaAl2O4水化速度快,9.4min左右出现放热峰,之后水化迅速结束,3h后即接近水化终点。 (3)分别采用了加入活性Al2O3微粉和加入柠檬酸的方式降低BaAl2O4水化速度,延长其凝结时间。加入活性Al2O3微粉可降低BaAl2O4水化速度。当BaAl2O4含量为30%时,BaAl2O4与Al2O3微粉的复合物初凝时间为120分钟,与现用商品铝酸钙水泥的初凝时间相近。在BaAl2O4中加入柠檬酸,随加入量的增加,BaAl2O4水化放热峰出现时间逐渐延长,加入量为2%时,放热峰在14.4分钟出现。纯BaAl2O4的水化120分钟时的水化增重率为34%,加入1%和2%的柠檬酸后,其水化增重率分别降为8%和5%,明显减缓了水化速度。与商品铝酸钙水泥Seca71相比,BaAl2O4与活性Al2O3复合物料浆的粘度更大,为非牛顿流体,并且触变性性更好。 (4)分别以BaAl2O4与活性Al2O3的复合物和Secar71水泥为结合剂,制备刚玉质浇注料。l550℃热处理3h后,在含SiO2微粉的试样中,BaAl2O4与活性Al2O3的复合物结合的试样有钡长石(BaAl2Si2O8)相生成,Secar71水泥结合的试样有钙长石(CaAl2(SiO4)2)相生成。以BaAl2O4与活性Al2O3复合物结合的刚玉浇注料的高温抗折强度比以铝酸钙水泥Secar71结合的刚玉浇注料高80%以上,且随BaAl2O4含量的增加而增大。