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防腐耐磨膠泥及粉料選擇原則

2019-12-27 8:12:17      點擊:
選擇防腐耐磨膠泥種類,需從如下三個大的方向去考慮。
(1)腐蝕介質環境    
(2)溫度 
(3)設備運行狀態
    防腐耐磨膠泥選擇適用的粉料時,需從如下兩個大的方向去考慮。
防腐耐磨膠泥
(1)耐腐蝕性能、機械性能、熱穩定性、成本
粉料選擇原則:
(a)須滿足含水量低,機械雜質少;
(b)具有較好的耐腐蝕性能,不輕易溶解、溶脹、變色;
(c)不含其他雜質,尤其是易和介質反應的雜質(如碳酸根離子、鐵離子);
(d)具有較好的熱穩定性,在操作溫度范圍內不輕易熔融、變形、收縮;
(e)與有較好的粘結性能。
耐酸粉料按照制造原理分為兩大類:
(a)一類是經過煅燒的熟料,如鑄石粉、瓷粉、石墨粉等,雜質少,含水量低,致密性好,穩定,耐蝕性優異,吸水率也低,收縮也小,但成本往往較后面一類要高;
(b)另一類是天然巖石類,經過粉碎篩分,沒有經過煅燒,雜質多,形態不穩定,致密性差,與熟料相比,耐蝕性、吸水率、收縮都不如熟料,并且產品批次的強度耐蝕性等穩定性也不好。
鑄石粉是一種經加工而成的硅酸鹽結晶粉狀材料,以輝綠巖、玄武巖等火成巖礦物為主要原料,并適當地混以工業礦渣,經配料、熔融、粉碎、篩分而得。鑄石粉成本低廉,硬度高,耐磨性好,抗腐蝕性能強,除氫氟酸和熱磷酸外,能抗任何酸堿的腐蝕(耐酸性大于96%,耐堿性大于98%)。輝綠巖鑄石粉主要成分也是二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵等,相對密度在3.0左右,用它配制成的防腐耐磨膠泥力學強度大,熱穩定性好。鑄石粉中含有金屬氧化物,不宜用作為酚醛樹脂防腐耐磨膠泥、呋喃樹脂防腐耐磨膠泥的填料。實際使用中,鑄石粉常與石英粉等配合使用。
耐酸工業陶瓷粉是以黏土為主體,并適當加入礦物、助熔劑等,按一定配方混合、成形后經高溫燒結、篩分而成,其二氧化硅和氧化鋁成分更高,相對密度2.6左右。市售耐酸陶瓷粉,多為耐酸陶瓷制品的廢品經粉碎而來的,成本更低;つ退崽沾煞劭赡统龤浞、300℃以上的磷酸、氟硅酸和濃度較大的堿類外各種無機酸、有機酸、氧化性介質、氯化物、溴化物等的腐蝕,并且熱穩定性極好,收縮非常低,與的粘結性能都很好。
石墨粉相對密度2.1~2.2,化學性穩定,不受強酸堿影響,有害雜質少,鐵硫含量低,具有耐高溫、傳熱、導電、潤滑及可塑性等特點,在防腐領域,可起到防腐、導電雙重效果。石墨粉具有優異的耐腐蝕性能,除氧化性酸外(如王水、濃硝酸、鉻酸),可耐其他一切濃度的酸類腐蝕(含氫氟酸,因此石墨粉也常用來作為耐氫氟酸防腐耐磨膠泥的填料),可耐各種濃度的堿、有機物、鹽類的腐蝕,并且石墨粉具有優異的導熱性能和導電性能,可作為導熱防腐耐磨膠泥和導電防腐耐磨膠泥的填料。石墨粉吸水率低、收縮小,其中也含金屬氧化物雜質。
重晶石粉主要成分是硫酸鋇,此外含少量的二氧化硅等雜質,不溶于酸和水,相對密度4.5左右,重晶石粉可耐酸(含氫氟酸)、堿及有機溶劑腐蝕,常用來配制耐氫氟酸防腐耐磨膠泥。但重晶石粉的密度大,配制防腐耐磨膠泥時,用量較大,導致最終防腐耐磨膠泥的硅酸鹽或樹脂部分相對含量較低,粘結性能明顯下降,因此重晶石粉也常和其他粉料配合使用(如石墨粉)。
防腐耐磨膠泥
石英粉、石英砂是一種堅硬、耐磨、化學性能穩定(對含氟酸性介質除外)、以二氧化硅為主要成分的無機硅酸鹽礦物填料,又稱硅微粉,和市面上常說的硅綠粉完全不一樣,后者一般指的是綠色的碳化硅耐磨粉料。石英粉可耐各種濃度的無機酸和一些有機酸的腐蝕,但不耐堿和含氟介質。石英粉是親水物質,配成的防腐耐磨膠泥收縮大;此外石英粉常含有一些碳酸鈣、金屬氧化物雜質,這會影響到防腐耐磨膠泥的耐酸性和固化速度。石英粉、石英砂在防腐領域作為填料使用,主要用來提高防腐材料的耐腐蝕性能、耐磨性能、硬度、耐候性等。市場上常用的石英粉相對密度在2.6~2.8。
云母粉是一種非金屬礦物,含有多種成分,其中主要有二氧化硅,含量一般在49%左右,其次是氧化鋁,含量在30%左右,其余還有鉀、鈉、鐵、鎂的氧化物。云母粉具有良好的彈性、韌性、絕緣性,耐高溫、耐酸堿,附著力強,是一種優良的添加劑。云母粉可制成帶有導靜電功能的粉料。
碳化硅粉,又稱硅綠粉,防腐常用的為綠色碳化硅粉,作為耐磨材料使用。綠碳化硅是以石英砂、石油焦及氯化鈉為基本原料在1800℃以上高溫條件下生成的非金屬礦產品。它具有硬度高、膨脹系數小、性脆、導熱性好等特點。綠碳化硅微粉相對密度約3.20~3.25,含SiC達97%以上,粒徑5~125μm,其硬度介于剛玉和金剛石之間,力學強度高于剛玉。
氮化硅粉(Si3N4)是一種灰白色超硬的陶瓷粉料,密度3.44,本身又具有潤滑性,耐磨性能超越,熱導率為16.7W/(m·K),線膨脹系數為2.75×10-6/℃(20~1000℃)。
滑石粉為堿性粉料,為白色或類白色、微細、無砂性的粉末,手摸有油膩感,主要含硅酸鎂,其中MgO31.7%、氧化硅63.5%、水4.8%,此外還含氧化鋁等雜質,相對密度2.7~2.8。用于防腐領域的化工級滑石粉,呈堿性,不可作為耐酸,尤其是強酸性介質的涂料防腐和樹脂重防腐的填料。
碳酸鈣為堿性粉料,是用優質的方解石為原料加工而成的白色粉體,尤其是重鈣粉具有白度高、純度好、色相柔和及化學成分穩定等特點,和滑石粉一樣,鈣粉也是堿性無機填料,不可作為耐酸,尤其是強酸性介質的涂料防腐和樹脂重防腐的填料。
防腐耐磨膠泥施工
氫氧化鋁,是一種白色粉末狀固體堿,由于又顯一定的酸性,所以又可稱之為鋁酸(H3AlO3),但實際與堿反應時生成的是偏鋁酸鹽,因此通常把它視作一水合偏鋁酸(HAlO2·H2O)。
玻璃微珠粉是近年來發展起來的一種用途廣泛、性能特殊的重防腐填料。該產品由硼硅酸鹽原料加工而成,粒度10~250μm,壁厚1~2μm。該產品具有質輕、低導熱、強度高和良好的化學穩定性等優點,也可做成導電銀粉的載體。目前采用玻璃微珠粉類配制防腐耐磨膠泥的幾乎沒有,因實在太貴。
長石粉是一種堿金屬和堿土金屬的硅酸鋁鹽,有鈉長石粉和鉀長石粉,長石粉中二氧化硅含量相對低些,含有鈣鎂碳酸鹽雜質,耐酸性低于石英粉,常用作為水玻璃防腐耐磨膠泥的粉料。
(2)合理的組合配比
級配原則如下:
(a)防腐耐磨膠泥中,填料的顆粒太大,防腐耐磨膠泥的空隙率增大,抗滲性變差,施工時也容易流淌,固化后防腐耐磨膠泥表面也會比較粗糙,沒有光澤;
(b)顆粒太細,比表面積太大,粘結料的用量也隨之增大,會影響到最終防腐耐磨膠泥的耐腐蝕性能和力學性能。
(c)達到密實度高、空隙率又低、固化后防腐耐磨膠泥的力學性能和抗滲性能又好,是防腐耐磨膠泥填料級配組合的目的。
不同種類的粉料合理的組合,也是防腐耐磨膠泥生產中應考慮的。只考慮耐腐蝕要求,選擇相對密度較大的粉料是不可取的。
針對不同介質選擇的粉料也有不同要求:
①水玻璃防腐耐磨膠泥基本上在酸性介質場合應用,避免選擇堿性填料,可選擇鑄石粉、石英粉、長石粉、石墨粉、重晶石粉等;
②酚醛樹脂防腐耐磨膠泥和呋喃樹脂防腐耐磨膠泥采用酸性固化劑,應避免選用含堿性(如碳酸鹽)、金屬(如鐵)等雜質多的生料,而應選擇經煅燒的熟料,如鑄石粉、耐酸陶瓷粉、石墨粉等;
③應用到堿性介質中的防腐耐磨膠泥,如乙烯基酯樹脂防腐耐磨膠泥、呋喃樹脂防腐耐磨膠泥、環氧樹脂防腐耐磨膠泥等宜選用耐堿性好的石墨粉、重晶石粉等,如果介質的堿性濃度不高的話,也可采用部分鑄石粉;
鉆石填料
④在氫氟酸和含氟介質中,防腐耐磨膠泥采用的填料不應選含二氧化硅的粉料,可選用石墨粉、重晶石粉等;
⑤導熱導靜電防腐耐磨膠泥,可采用石墨粉為填料,導靜電防腐耐磨膠泥還可采用導電云母粉、導電玻璃微珠粉為填料;
⑥遇強氧化性介質時,如硝酸、王水、濃硫酸等,不宜采用堿性粉料、石墨粉作填料,而應采用含二氧化硅較多的石英粉、長石粉、鑄石粉作填料;
⑦不同種類填料,可互為補充,取長補短,混合使用,如鑄石粉和石英粉混用、石墨粉與重晶石粉混用等。 
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