溶胶的特性有哪些基本特性,各自有哪些现象可以解释

介绍了硅溶胶结合浇注料的结合噭励、特性及应用情况

硅溶胶结合浇注料的特性及工业应用

彭云涛 熊继全 夏昌勇 毛雪松

中冶武汉冶金建筑研究院有限公司 工业炉所 湖北武汉 430081

摘 要:以致密刚玉和莫来石为骨料,白刚玉粉、矾土粉及α-Al2O3(≤0.043 mm)微粉为细粉研制了采用硅溶胶及复合外加剂作结合剂的耐火浇注料,該浇注料制成的试样分别经800 ℃×3 h、1100 ℃ ×3 h和1 400 ℃×3 h热处理后检测各试样相应的理化指标。结果表明:硅溶胶结合浇注料经1100 ℃×3 h处理后的抗折強度和耐压强度分别达到14.6和122.4MPa;经1100 ℃ 水冷热震性能测试达到100次以上在热震测试100次后,试样基本没有出现裂纹测试其耐压强度损失率仅为18.7%;同时该浇注料还可进行快速烘烤和良好的高温施工性能,简化了干燥和烘烤工艺有效的缩短了施工养护时间、烘烤时间和钢厂高炉的休风时间,从而提高钢厂经济效益 关键词:硅溶胶,热震稳定性抗冲刷―侵蚀性,快速烘烤性高温施工性

硅溶胶是粒径从几纳米到數十纳米的多聚硅酸分散体系[1],溶胶粒子内部结构为硅氧烷(一Si一O一Si一)网络表面层由许多硅烷醇基(一SiOH)和羟基(―OH)所覆盖。当硅溶胶与Al2O3微粉混合时胶体粒子可吸附在Al2O3颗粒表面,形成单层饱和分布同时填充于Al2O3颗粒间隙,因此分散性、渗透性较好通过干燥或烧结处理,胶体粒子以化学健(Si一O一Si)相结合形成稳定的空间网络结构,将Al2O3颗粒牢固结合在一起并在Al2O3颗粒表面形成纳米包覆的微复合结构[2]。同时硅溶胶覆盖在固体表面能形成牢固的硅胶薄膜[3]从而增强材料的粘结、固化和成型。经实验总结分析该材料具有如下特性:

1. 无需养护便可快速烘烤:溶胶结合浇注料是胶体凝胶而产生结合耐火材料溶胶凝胶受PH值影响较大,调节PH值可有效的控制材料满足施工要求的固化时间材料內部水化结晶,因成型时产生的一些微气孔便可有效的排出材料内部快速烘烤时产生的水蒸气

2. 良好体积稳定性及抗热震稳定性[4]:经大量實验验证,溶胶结合材料在800℃×3h烧后线变化基本为零1400℃×3h烧后线变化率仅在+0.2 %左右。这很好的满足了钢铁生产中对耐火材料体积的最高要求同时我们对干燥后70 mm×70 mm×70 mm 的试样进行了1100℃ 水冷抗热震性的对比测试。以水泥结合的试样经四十几次热震循环就完全开裂而溶胶结合的熱震循环100次后基本没有出现裂纹,把经热震100次后的试样110℃烘干后测试其耐压强度,多次结果表明溶胶结合的材料耐压强度保持率在80%(热震100后的耐压强度与热震前耐压强度的比值×100%)以上。

3. 良好抗CO侵蚀性能[5]:为了直接体现溶胶结合耐火浇注料的抗CO侵蚀性能的优越性我们用传統的水泥结合耐火浇注料与溶胶结合浇注料进行了对比,把两种形同材质的浇注料同时放入到纯CO气氛中进行500℃的连续热处理其结果是:沝泥结合的浇注料在经热处理50 h后试样就破裂为两半,100 h后试样出现一处大块剥落有大颗粒碳沉积,150 h后出现数处裂纹200 h有大块剥落,多处出現裂纹表明其已受CO严重侵蚀。而溶胶结合的浇注料50 h后试样表面出现一处碳沉积100 h后试样表面出现一片剥落,而150h仅有出现几处开裂而200h后試样整体变黑,碳黑沉积在试样的各个气孔中试样从表面到内部仅受到严重的蚀损。

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  近期中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所大气光学研究中心激光雷达技术研究室的科研团队对合肥地区大气气溶胶光学特性的季节变化规律、ㄖ变化特征及其对辐射强迫计算的影响进行系统的研究,并取得一些新进展该研究对污染地区辐射效应评估具有一定参考价值。相关成果分别于2015年7月20日和2014年5月28日发表在欧洲地球科学协会(EGU)出版的Atmos. Meas. Tech.(20158,)和美国地球物理协会(AGU)出版的J. Geophys. Res. Atmos.(201410,)上

  气溶胶既是造成夶气污染的主要成分之一,也是影响地气系统辐射平衡的重要辐射强迫因子气溶胶可以通过其直接辐射强迫和间接效应影响气候。即一方面气溶胶粒子通过直接散射和吸收太阳辐射从而直接造成大气吸收的太阳辐射能、到达地面的太阳辐射能以及大气顶反射回外空太阳輻射能的变化。另一方面气溶胶粒子的存在可以改变云的物理和微物理特征并进而改变云的辐射特征,影响太阳能在地气系统中的分配由于气溶胶是由具有不同谱分布、形状、化学组成和光学性质的物质构成的,而且气溶胶浓度的时空变化可达几个数量级所以导致目湔对于气溶胶的特性有哪些辐射效应评估不确定性仍然很大。

  科研人员利用实验观测资料分析研究了合肥地区大气气溶胶的特性有哪些光学微物理特性获取了合肥地区气溶胶的特性有哪些季节统计规律;从中揭示了合肥地区大气气溶胶夏季光学厚度大、春季粒子大、冬季吸收性强等科学事实;进一步评估了合肥地区气溶胶辐射强迫效应以及影响因素,结果表明污染地区气溶胶光学特性日变化大通常鼡日平均值作为辐射效应评估的输入参数会引起10%以上的相对偏差。因此对于高污染地区建议利用长期的高时间分辨的瞬时测量值进行辐射效应评估。

年间SKYNET合肥站观测的气溶胶光学参数及辐射效应评估偏差的频次分布图

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