硫酸鋁結(jié)合劑用途

用硫酸鋁結(jié)合劑可制備澆注料、搗打料、可塑料及不燒磚等，其使用溫度隨所用骨料及粉料的材質(zhì)不同而異 。

用硫酸鋁結(jié)合劑的結(jié)合體其硬化機理比較復(fù)雜常溫下硫酸鋁溶液中呈現(xiàn)SO^2-、Al(OH)² 和Al(SO₄)₃等狀態(tài)存在。若不加促凝劑，凝固很緩慢或者不凝固。加入促凝劑后，如加入促凝劑礬土水泥后，SO₄^2-會奪取礬士水泥中Ca² 形成 CaSO₄，同時還形成硫酸鐵、硫酸鎂等。它們之間會互相作用形成硫鋁酸鈣(3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·31H₂O或3CaO·Al₂O₃·CaSO₄·12H₂O)和硫酸鋁鐵(FeO·Al₂O₃·4SO₃22H₂O)等新物質(zhì)的沉淀析晶，促使結(jié)合體凝結(jié)與硬硫酸鋁合劑結(jié)合的結(jié)合體出于新生成物數(shù)量不多，故在常溫下強度很低。在500~600℃之前熱處理后的強度與烘干強度接近。當(dāng)700~800℃時由于硫酸鹽及硫鋁酸鹽相繼開始分解。放出SO₃，[Al₂(SO₄)₃→Al₂O₃ 3SO₃↑〕使結(jié)合體產(chǎn)生結(jié)構(gòu)疏松，強度降低。當(dāng)髙于1000℃時。由于硫酸鹽與硫鉛酸鹽分解得到的活性Al₂O₃易發(fā)生固相反應(yīng)。形成新物質(zhì)和出現(xiàn)液相達(dá)到燒結(jié)，強度顯著提高。到1200℃時。結(jié)合體強度約為800℃時的3.5~5倍。

由于硫酸鈣水解反應(yīng)產(chǎn)物為H₂SO₄，它可與原料中金屬和氧化物反應(yīng)產(chǎn)生氫氣和水，對磚料成型性能不利，故采用硫酸結(jié)合劑配料時需在一定溫度和濕度下料24h以上 。

硫酸鋁加入量與所配制水溶液密度的關(guān)系見表2 。

硫酸鋁晶體在常溫下水解較慢，可采用熱水或加熱方法加快溶解速度。用過濾法除去不溶物。硫酸鋁在水中溶解度與溫度關(guān)系見表1。

硫酸鋁純合劑(aluminium sulphate binder)是指耐火材料結(jié)合劑的一種。它是用鋁土礦硫酸分解法或氫氧化鋁硫酸分解法制取的工業(yè)硫酸鋁，經(jīng)水解后制得的。其反應(yīng)式分別為：

Al₂O₃ 3H₂SO₄= Al₂(SO₄)₃ 3H₂O

2Al(OH)₃ 3H₂SO₄= Al₂(SO₄)₃ 6H₂O

硫酸鋁含18個結(jié)晶水〔Al₂(SO₄)₃·18H₂O〕，是白色六角形鱗片或針狀結(jié)晶，密度1.62g/cm，Al₂O₃理論含量為15.3%，熔點865℃，可溶于水、酸和堿溶液，不溶于醇。硫酸鋁水溶液呈酸性。當(dāng)加熟時猛烈膨脹并變成海綿狀物質(zhì)。在835℃左右分解為Al₂O₃和SO₃。SO₃是氣體逸出Al₂(SO₄)₃·18H₂O的18個結(jié)晶水分3次脫水。其差熱分析曲線見圖1 。

為了解金屬結(jié)合劑與金剛石間界面的結(jié)合狀態(tài)，用SEM 觀測了鐵基結(jié)合劑金剛石節(jié)塊經(jīng)抗彎強度測試斷裂后的斷面形貌。金剛石表面有很多坑點，而且金剛石表面有片狀脫落現(xiàn)象，界面間存在明顯的溝槽，說明未鍍金剛石與結(jié)合劑的結(jié)合狀態(tài)較差。這是因為金剛石是非金屬，與結(jié)合劑金屬之間有較高的界面能，金剛石不能被結(jié)合劑金屬浸潤，因而金剛石與結(jié)合劑金屬之間的結(jié)合狀況為機械包鑲。而在圖6b 中可以看出金剛石表面比較光滑，金剛石與結(jié)合劑之間結(jié)合緊密，斷口處金剛石表面粘有結(jié)合劑，金剛石表面未發(fā)現(xiàn)片狀脫落現(xiàn)象。

若金剛石表面沒有鍍覆層，高溫?zé)Y(jié)時鐵合金中的元素會對金剛石表面產(chǎn)生較嚴(yán)重的化學(xué)侵蝕(如使金剛石表面石墨化)，從而影響結(jié)合劑對它的把持力和金剛石的強度。金剛石表面鍍鈦后，依靠鍍鈦層的中介作用，結(jié)合劑牢牢地把持著金剛石。這說明使用鍍鈦金剛石能夠改善鐵基結(jié)合劑與金剛石界面的結(jié)合狀況，增強了結(jié)合劑對金剛石的把持力[8]。銅基結(jié)合劑與金剛石的結(jié)合與此類似 。