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防腐耐磨胶泥及粉料选择原则

2019-12-27 8:12:17      点击:
选择防腐耐磨胶泥种类,需从如下三个大的方向去考虑。
(1)腐蚀介质环境    
(2)温度 
(3)设备运行状态
    防腐耐磨胶泥选择适用的粉料时,需从如下两个大的方向去考虑。
防腐耐磨胶泥
(1)耐腐蚀性能、机械性能、热稳定性、成本
粉料选择原则:
(a)须满足含水量低,机械杂质少;
(b)具有较好的耐腐蚀性能,不轻易溶解、溶胀、变色;
(c)不含其他杂质,尤其是易和介质反应的杂质(如碳酸根离子、铁离子);
(d)具有较好的热稳定性,在操作温度范围内不轻易熔融、变形、收缩;
(e)与有较好的粘结性能。
耐酸粉料按照制造原理分为两大类:
(a)一类是经过煅烧的熟料,如铸石粉、瓷粉、石墨粉等,杂质少,含水量低,致密性好,稳定,耐蚀性优异,吸水率也低,收缩也小,但成本往往较后面一类要高;
(b)另一类是天然岩石类,经过粉碎筛分,没有经过煅烧,杂质多,形态不稳定,致密性差,与熟料相比,耐蚀性、吸水率、收缩都不如熟料,并且产品批次的强度耐蚀性等稳定性也不好。
铸石粉是一种经加工而成的硅酸盐结晶粉状材料,以辉绿岩、玄武岩等火成岩矿物为主要原料,并适当地混以工业矿渣,经配料、熔融、粉碎、筛分而得。铸石粉成本低廉,硬度高,耐磨性好,抗腐蚀性能强,除氢氟酸和热磷酸外,能抗任何酸碱的腐蚀(耐酸性大于96%,耐碱性大于98%)。辉绿岩铸石粉主要成分也是二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁等,相对密度在3.0左右,用它配制成的防腐耐磨胶泥力学强度大,热稳定性好。铸石粉中含有金属氧化物,不宜用作为酚醛树脂防腐耐磨胶泥、呋喃树脂防腐耐磨胶泥的填料。实际使用中,铸石粉常与石英粉等配合使用。
耐酸工业陶瓷粉是以黏土为主体,并适当加入矿物、助熔剂等,按一定配方混合、成形后经高温烧结、筛分而成,其二氧化硅和氧化铝成分更高,相对密度2.6左右。市售耐酸陶瓷粉,多为耐酸陶瓷制品的废品经粉碎而来的,成本更低。化工耐酸陶瓷粉可耐除氢氟酸、300℃以上的磷酸、氟硅酸和浓度较大的碱类外各种无机酸、有机酸、氧化性介质、氯化物、溴化物等的腐蚀,并且热稳定性极好,收缩非常低,与的粘结性能都很好。
石墨粉相对密度2.1~2.2,化学性稳定,不受强酸碱影响,有害杂质少,铁硫含量低,具有耐高温、传热、导电、润滑及可塑性等特点,在防腐领域,可起到防腐、导电双重效果。石墨粉具有优异的耐腐蚀性能,除氧化性酸外(如王水、浓硝酸、铬酸),可耐其他一切浓度的酸类腐蚀(含氢氟酸,因此石墨粉也常用来作为耐氢氟酸防腐耐磨胶泥的填料),可耐各种浓度的碱、有机物、盐类的腐蚀,并且石墨粉具有优异的导热性能和导电性能,可作为导热防腐耐磨胶泥和导电防腐耐磨胶泥的填料。石墨粉吸水率低、收缩小,其中也含金属氧化物杂质。
重晶石粉主要成分是硫酸钡,此外含少量的二氧化硅等杂质,不溶于酸和水,相对密度4.5左右,重晶石粉可耐酸(含氢氟酸)、碱及有机溶剂腐蚀,常用来配制耐氢氟酸防腐耐磨胶泥。但重晶石粉的密度大,配制防腐耐磨胶泥时,用量较大,导致最终防腐耐磨胶泥的硅酸盐或树脂部分相对含量较低,粘结性能明显下降,因此重晶石粉也常和其他粉料配合使用(如石墨粉)。
防腐耐磨胶泥
石英粉、石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定(对含氟酸性介质除外)、以二氧化硅为主要成分的无机硅酸盐矿物填料,又称硅微粉,和市面上常说的硅绿粉完全不一样,后者一般指的是绿色的碳化硅耐磨粉料。石英粉可耐各种浓度的无机酸和一些有机酸的腐蚀,但不耐碱和含氟介质。石英粉是亲水物质,配成的防腐耐磨胶泥收缩大;此外石英粉常含有一些碳酸钙、金属氧化物杂质,这会影响到防腐耐磨胶泥的耐酸性和固化速度。石英粉、石英砂在防腐领域作为填料使用,主要用来提高防腐材料的耐腐蚀性能、耐磨性能、硬度、耐候性等。市场上常用的石英粉相对密度在2.6~2.8。
云母粉是一种非金属矿物,含有多种成分,其中主要有二氧化硅,含量一般在49%左右,其次是氧化铝,含量在30%左右,其余还有钾、钠、铁、镁的氧化物。云母粉具有良好的弹性、韧性、绝缘性,耐高温、耐酸碱,附着力强,是一种优良的添加剂。云母粉可制成带有导静电功能的粉料。
碳化硅粉,又称硅绿粉,防腐常用的为绿色碳化硅粉,作为耐磨材料使用。绿碳化硅是以石英砂、石油焦及氯化钠为基本原料在1800℃以上高温条件下生成的非金属矿产品。它具有硬度高、膨胀系数小、性脆、导热性好等特点。绿碳化硅微粉相对密度约3.20~3.25,含SiC达97%以上,粒径5~125μm,其硬度介于刚玉和金刚石之间,力学强度高于刚玉。
氮化硅粉(Si3N4)是一种灰白色超硬的陶瓷粉料,密度3.44,本身又具有润滑性,耐磨性能超越,热导率为16.7W/(m·K),线膨胀系数为2.75×10-6/℃(20~1000℃)。
滑石粉为碱性粉料,为白色或类白色、微细、无砂性的粉末,手摸有油腻感,主要含硅酸镁,其中MgO31.7%、氧化硅63.5%、水4.8%,此外还含氧化铝等杂质,相对密度2.7~2.8。用于防腐领域的化工级滑石粉,呈碱性,不可作为耐酸,尤其是强酸性介质的涂料防腐和树脂重防腐的填料。
碳酸钙为碱性粉料,是用优质的方解石为原料加工而成的白色粉体,尤其是重钙粉具有白度高、纯度好、色相柔和及化学成分稳定等特点,和滑石粉一样,钙粉也是碱性无机填料,不可作为耐酸,尤其是强酸性介质的涂料防腐和树脂重防腐的填料。
防腐耐磨胶泥施工
氢氧化铝,是一种白色粉末状固体碱,由于又显一定的酸性,所以又可称之为铝酸(H3AlO3),但实际与碱反应时生成的是偏铝酸盐,因此通常把它视作一水合偏铝酸(HAlO2·H2O)。
玻璃微珠粉是近年来发展起来的一种用途广泛、性能特殊的重防腐填料。该产品由硼硅酸盐原料加工而成,粒度10~250μm,壁厚1~2μm。该产品具有质轻、低导热、强度高和良好的化学稳定性等优点,也可做成导电银粉的载体。目前采用玻璃微珠粉类配制防腐耐磨胶泥的几乎没有,因实在太贵。
长石粉是一种碱金属和碱土金属的硅酸铝盐,有钠长石粉和钾长石粉,长石粉中二氧化硅含量相对低些,含有钙镁碳酸盐杂质,耐酸性低于石英粉,常用作为水玻璃防腐耐磨胶泥的粉料。
(2)合理的组合配比
级配原则如下:
(a)防腐耐磨胶泥中,填料的颗粒太大,防腐耐磨胶泥的空隙率增大,抗渗性变差,施工时也容易流淌,固化后防腐耐磨胶泥表面也会比较粗糙,没有光泽;
(b)颗粒太细,比表面积太大,粘结料的用量也随之增大,会影响到最终防腐耐磨胶泥的耐腐蚀性能和力学性能。
(c)达到密实度高、空隙率又低、固化后防腐耐磨胶泥的力学性能和抗渗性能又好,是防腐耐磨胶泥填料级配组合的目的。
不同种类的粉料合理的组合,也是防腐耐磨胶泥生产中应考虑的。只考虑耐腐蚀要求,选择相对密度较大的粉料是不可取的。
针对不同介质选择的粉料也有不同要求:
①水玻璃防腐耐磨胶泥基本上在酸性介质场合应用,避免选择碱性填料,可选择铸石粉、石英粉、长石粉、石墨粉、重晶石粉等;
②酚醛树脂防腐耐磨胶泥和呋喃树脂防腐耐磨胶泥采用酸性固化剂,应避免选用含碱性(如碳酸盐)、金属(如铁)等杂质多的生料,而应选择经煅烧的熟料,如铸石粉、耐酸陶瓷粉、石墨粉等;
③应用到碱性介质中的防腐耐磨胶泥,如乙烯基酯树脂防腐耐磨胶泥、呋喃树脂防腐耐磨胶泥、环氧树脂防腐耐磨胶泥等宜选用耐碱性好的石墨粉、重晶石粉等,如果介质的碱性浓度不高的话,也可采用部分铸石粉;
钻石填料
④在氢氟酸和含氟介质中,防腐耐磨胶泥采用的填料不应选含二氧化硅的粉料,可选用石墨粉、重晶石粉等;
⑤导热导静电防腐耐磨胶泥,可采用石墨粉为填料,导静电防腐耐磨胶泥还可采用导电云母粉、导电玻璃微珠粉为填料;
⑥遇强氧化性介质时,如硝酸、王水、浓硫酸等,不宜采用碱性粉料、石墨粉作填料,而应采用含二氧化硅较多的石英粉、长石粉、铸石粉作填料;
⑦不同种类填料,可互为补充,取长补短,混合使用,如铸石粉和石英粉混用、石墨粉与重晶石粉混用等。 
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