Introduction
Le dihydrogénophosphate d'aluminium (H₂Al(PO₄)₂) est un liant clé à haute température-dans l'industrie réfractaire. Il fonctionne principalement en formant une liaison initiale lors du durcissement à température ambiante-, puis en développant une structure de phase céramique-par frittage à haute-température. Ce processus lie les agrégats réfractaires en un tout solide, conférant au matériau une excellente résistance aux températures élevées (stable au-dessus de 1 600 degrés), une résistance à l'érosion des scories et une résistance aux chocs thermiques.
Les applications typiques incluent :
Bétons réfractaires/plastisols : utilisés pour le revêtement des hauts fourneaux, des poches et des équipements similaires afin de résister à l'érosion causée par le fer en fusion et les scories.
Revêtements réfractaires : appliqués sur les surfaces des fours pour fournir une isolation et résister à la pénétration des gaz à haute -température.
Composés de réparation : utilisés pour la réparation rapide des pièces réfractaires endommagées, formant une liaison chimique avec le matériau d'origine.
Comparé aux liants tels que le verre soluble et le ciment, le dihydrogénophosphate d'aluminium offre des avantages significatifs en termes de résistance aux températures élevées et à l'érosion des scories acides. Il s'agit d'une matière première réfractaire essentielle pour les industries à haute -température telles que le fer et l'acier, le verre et la céramique.
fonction
1. Durcissement ambiant et liaison initiale
H₂Al(PO₄)₂ en solution aqueuse se dissocie en Al³⁺ et H₂PO₄⁻, qui s'adsorbent sur ou se lient faiblement chimiquement avec les groupes hydroxyle (–OH) à la surface de l'agrégat réfractaire, formant l'adhésion initiale.
À mesure que l'eau s'évapore et que la solution devient plus concentrée, H₂PO₄⁻ se polymérise progressivement en polyphosphates, tandis que Al³⁺ et le phosphate forment une structure colloïdale semblable à un réseau -, qui confère au matériau une résistance à la température ambiante.
2. Combinaison de frittage-à haute température et de céramisation
Lorsqu'il est chauffé à 200–600 degrés, H₂Al(PO₄)₂ se décompose progressivement. Le phosphate d'aluminium (AlPO₄) produit réagit avec les oxydes de l'agrégat réfractaire (tels que Al₂O₃ et SiO₂) pour former un eutectique à bas -point de fusion-. Cet eutectique crée une liaison de phase vitreuse-entre les particules, améliorant considérablement la résistance à haute température-du matériau.
À mesure que la température augmente au-dessus de 1 000 degrés, la phase vitreuse cristallise progressivement en cristaux résistants aux hautes-températures-tels que la mullite (3Al₂O₃·2SiO₂), qui confère au matériau réfractaire une excellente résistance aux chocs thermiques et une excellente stabilité structurelle.
Application
1. Bétons réfractaires et plastisols
Application:
Utilisé dans les zones à haute -température telles que les revêtements de fours, les auges en fer de hauts fourneaux, les revêtements permanents de poches de coulée et les composants similaires.
Avantages :
Bonne compatibilité avec les granulats tels que le corindon et le spinelle ; excellente maniabilité après mélange (peut être coulé ou mis en forme).
La vitesse de durcissement peut être ajustée en ajoutant des accélérateurs ou des ralentisseurs, ce qui la rend adaptée à la construction sur-site.
La structure de la phase céramique-formée à haute température offre une résistance à l'érosion des scories (par exemple, les scories dans les fonderies de fer et d'acier et le verre fondu dans les fours à verre).
2. Peintures et revêtements réfractaires
Application:
Appliqué sur les parois extérieures des fours ou sur les surfaces des composants métalliques, où il assure une isolation thermique et une résistance au lessivage.
Avantages :
Forme un revêtement dense après séchage, qui empêche la pénétration des gaz à haute température-et réduit les pertes de chaleur.
Adhère fortement aux substrats métalliques et peut résister à des cycles de chauffage et de refroidissement fréquents (offre une meilleure résistance aux chocs thermiques que les liants à base de silicate-).
3. Matériau de martèlement et de réparation réfractaire
Application:
Utilisé pour réparer les pièces endommagées des cylindres de haut fourneau, des revêtements de four rotatif et des équipements similaires.
Avantages :
Peut être martelé manuellement ou mécaniquement et moulé à température ambiante pour combler rapidement les espaces.
Après cuisson, il forme une liaison chimique avec le matériau réfractaire d'origine, empêchant ainsi le pelage sur le site de réparation.
Points techniques clés de l'application
1. Optimisation du dosage
La concentration de la solution de dihydrogénophosphate d'aluminium est généralement contrôlée entre 50 % et 60 %. Une concentration trop faible entraîne une adhérence insuffisante, tandis qu'une concentration trop élevée entraîne un durcissement trop rapide du matériau.
La distribution granulométrique des granulats réfractaires doit être adaptée au dosage du liant (généralement 5 % à 15 %) pour éviter un retrait excessif à des températures élevées provoqué par une quantité excessive de liant.
2. Contrôle du système de durcissement
Pendant l'étape de séchage à température ambiante (25 à 60 degrés), une perte rapide d'eau doit être évitée pour éviter la fissuration du matériau.
Pendant le chauffage et le frittage, la vitesse de chauffage doit être contrôlée (par exemple, la vitesse ne doit pas dépasser 5 degrés/min dans la plage de 100 à 300 degrés) pour éviter une évaporation rapide de l'eau, ce qui entraînerait une porosité élevée.
3. Résistance et modification à l’hydrolyse
Dans des environnements humides à long terme, le dihydrogénophosphate d'aluminium peut s'hydrolyser pour produire des précipités d'Al(OH)₃, réduisant ainsi l'adhésion. Il est donc nécessaire d'ajouter des hydrofuges (comme le méthylsilanolate de sodium) ou d'effectuer des traitements hydrofuges-.
Le dopage avec des oxydes (par exemple Cr₂O₃, ZrO₂) peut améliorer le coefficient de dilatation thermique à haute température, renforçant ainsi davantage la résistance aux chocs thermiques.
Applications typiques
Industrie sidérurgique :Bétons réfractaires pour revêtements de hauts fourneaux pouvant résister à des températures élevées de 1 400 à 1 600 degrés et résister à l'érosion causée par le fer en fusion et les scories.
Industrie du verre :Revêtements réfractaires appliqués sur les toits des fours à verre, capables de résister à l'érosion par des substances volatiles telles que le Na₂O présent dans le verre en fusion.
Fours de frittage de céramique :Plastisols réfractaires utilisés sur les parois intérieures des fours, maintenant la stabilité structurelle pendant le frittage à 1 300-1 500 degrés pour prolonger la durée de vie du four.
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