超微粉技術是低水泥系列耐火澆注料的關鍵技術,它與高效外加劑的巧妙使用,是該類耐火澆注料的兩大支柱,是缺一不可的。超微粉技術系指超微粉的品種、制法、技術性能及其作用原理等。
超微粉和微粉也稱作超細粉和細粉,一般用其顆粒尺寸作為判定標準。顆粒尺寸系以μm度量,為與傳統(tǒng)的細粉相區(qū)別,故稱超微粉和微粉。 超微粉和微粉的顆粒尺寸一般不大于90μm。二者的粒度界限,各行業(yè)間并不統(tǒng)一。精密陶瓷等行業(yè),規(guī)定較嚴,要求較高。在耐火材料行業(yè)中,國內(nèi)外普遍以5μm作為二者的劃分界限,即不大于5μm的粉料稱為超微粉,大于5μm的粉料稱作微粉。 在耐火材料行業(yè)中,高級燒成磚和不定形耐火材料,特別是致密高強黏土結合耐火澆注料和低水泥系列耐火澆注料中,微粉和超微粉的應用,越來越多,性能明顯提高,成本也隨之增加。因此,應從耐火澆注料的性能及其成本等方面綜合考慮,選擇適宜的超微粉或微粉。 超微粉和微粉的品種較多,主要有活性SiO2粉、α-Al2O3粉、白剛玉粉、棕剛玉粉、莫來石粉、鎂鋁尖晶石粉、高鋁粉、SiC粉、電熔鎂砂粉和鋯英石粉等,其細度可根據(jù)用戶要求制作。 應當指出,超微粉和微粉的定義,系以粒度為5μm劃分的。一般來說,粒度越小,耐火澆注料的性能改善越大,但成本成倍的增加。因此,在超微粉的實際應用中,不大于5μm的粉料一般占40%~80%,尚含有20%~60%的微粉。該類粉料,也概言之為超微粉。 另外,還有C>95%的石墨超微粉,粒度為1~2μm;BN>98%的氮化硼超微粉,粒度為0.038mm(400目);Al>65%和N>32.5%的氮化鋁超微粉,粒度為4~5μm等。 超微粉對不定形耐火材料性能的改善和提高,有獨特功能,引起人們的極大關注。應用超微粉技術,開創(chuàng)了新一代耐火澆注料,推動了不定形耐火材料的發(fā)展,也促進了超微粉生產(chǎn)技術的提高。 超微粉的制法,分為機械粉碎法和化學制取法兩大類。前者生產(chǎn)工藝簡單、產(chǎn)量大、微粉無團聚和成本低;后者制取的產(chǎn)品純度高、顆粒小且易控制其形狀和粒度分布,但成本較高且易團聚。 采用傳統(tǒng)的粉磨機,難以生產(chǎn)超微粉。因此,國內(nèi)外開發(fā)了不少類型的超微粉粉磨機,主要有無研磨介質(zhì)的自磨機、渦輪攪拌磨機、超微粉球磨機、環(huán)縫式球磨機、振動粉磨機和懸輥擺式磨粉機等,一般可生產(chǎn)超微粉,但產(chǎn)品純度較差,生產(chǎn)效率較低。德國研制的氣流磨也屬于機械粉碎設備,其原理是用氣流將小于180目的細粉懸浮自碰撞成超微粉,可制取粒度<44μm的各品級產(chǎn)品,平均粒徑能達到1~4μm。該設備生產(chǎn)效率高、不污染環(huán)境,產(chǎn)品純度高、顆粒小、不團聚,是較理想的生產(chǎn)超微粉設備。 超微粉的化學制取法較多,主要分為溶液法、氣相法、鹽分解法和固相法等。生產(chǎn)超微粉品種不同,所采用的方法也不同;有的方法也可生產(chǎn)多品種的超微粉。 溶液法主要用于生產(chǎn)各種氧化物超微粉,并可摻入有用的外加劑。首先將硝酸鹽、硫酸鹽或醋酸鹽等鹽類制成溶液,再與物料混合服燒后,粉磨和除去溶劑。由于除去溶劑的方法不同,又分為溶劑蒸發(fā)法和沉淀過濾法兩類工藝流程,獲得的超微粉純度高、顆粒小且尺寸分布范圍窄,但易團聚。最近,采用溶膠一凝膠法生產(chǎn)了氧化鋁、氧化鋯和莫來石等多種氧化物粉末,特點是純度高、易于燒結。 氣相法生產(chǎn)的超微粉純度高、顆粒團聚少,固相法生產(chǎn)的粉末成本較低。這兩種方法不但能生產(chǎn)氧化物粉末,也可以生產(chǎn)非氧化物粉末。 鹽分解法是用高純度的鹽直接分解成所需要的氧化物粉末,如氧化鋁等。其產(chǎn)品純度較高,生產(chǎn)成本較低,但粉末易團聚,需經(jīng)粉磨后使用。 活性SiO2粉也叫作硅灰、凝聚二氧化硅或微二氧化硅,是生產(chǎn)金屬硅或硅鐵合金的副產(chǎn)品。在電弧爐中,石英約于2000℃的溫度下被大部分還原成硅,同時也產(chǎn)生了SiO氣體,隨煙氣逸出爐外。SiO氣體遇到空氣時,被氧化成SiO2,即凝聚成非常微小且具有活性的SiO2顆粒,則稱為活性SiO2粉。經(jīng)過除塵裝置收集,即為成品。硅灰生產(chǎn)成本低、顆粒小、有活性,在不定形耐火材料中廣泛應用。