Nabacast粘结剂使用性能的探讨

i.A.Dr. David Gathen

Nabacast粘结剂是德国纳博特公司专门研发的以反应氧化铝为基础的创新型无水泥粘结剂。该粘结剂有无水泥、抗腐蚀、易使用、凝固时间可调控及高耐火性能等显著特点。

1 Nabacast粘结剂的性能

Nabacast粘结剂产品能同时满足浇注件所期待的几个功能，它不仅起粘结剂的作用，还起到微粉填料和分凝剂（胶体稳定剂）的作用。

1.1 粘结作用

标准的反应氧化铝对水不产生反应，而Nabacast加水后会产生凝固反应。Nabacast是一种创新的、无水泥的含镁氧化铝粘结剂，其凝固反应根据如下式发生：

Al203+4Mgo+11H2O > 4MgO.Al2O3.11H2O

从而形成一种镁-铝-双-氢氧化物，与水泥相比，Nabacast的粘结力相对较弱。但经过纳博特按最佳目标调控的最佳凝固时间，使你能用它生产出一种无水泥的、能承受冷冲压力能达到接近20兆帕的浇铸体。其凝固速度和浇注体的强度主要由Nabacast对水的反应、和其与水的比例来决定。

1.2 微粉填料作用

反应氧化铝作为微粉用在耐火材料浇注体，这使得能用低水量生产出高密度浇铸体，并能结合最佳的操作一致性。根据反应氧化铝的类型和数量，可以取得自流和振动的加工的一致性。以其1～3微米的粒度，Nabacast在耐火材料浇铸体中可以起到同样的作用。

1.3 分凝剂作用

Nabacast可以生产出高价值耐火材料，特别是在绝对最低水量生产浇注体的时候。这是因为Nabaccast已经根据工艺需求包含了所需的的分凝剂。使其完全没有必要添加额外的分凝剂。由于Nabacast可以代替水泥中的成分如：粘结剂，微粉填料和分凝剂，因此推荐的浇注体生产配方见图1。

一般耐火材料浇铸体包含60%～75%的粗料，这就是所谓的骨料，即煅烧氧化铝、白刚玉、棕刚玉或者煅烧莫来石，粒度在0.1～20mm之间；小于100μm的细成分被称为浇铸体的填料。更粗一点的填料成分（M1）是高铝浇铸体，通常使用45um（325#）粒度。根据需求，M1可以完全由Nabacast代替，或者部分代替，但是应该考虑到高比例的Nabacast提供更高强度和更快速凝固。其它填料成分，如：微粉（M2，即反應氧化铝或硅微粉）、粘结剂（B，即水泥）和分凝剂添加物（A）都完全由Nabacast代替。

浇铸体中的Nabacast比例，不应该低于10%，但不超过30%。如果需要获得某种高温效果的话，最高约2%的硅微粉可以保留在配方中，这个剂量不会影响凝固时间和可操作性，但是0.5%的含量已被证明足够形成好的尖晶石陶瓷，并具良好的热机械性能。

2 使用Nabaccast粘结的凝固时间和浇注体的一致性

为了使浇铸体的生产者在凝固时间和操作一致性上获得一定的自由度，我们研发了4种产品等级：Nabacast ULM11、Nabacast ULM14、 Nabacast RM11、 Nabacast RM14（见表1）。这四种产品相互可以按任何比例混合，来自由地调整浇铸体凝固速度和一致性，满足用户的需求。

ULM指超低氧化镁含量，RM指常规氧化镁含量，这都是从水泥粘结的浇注体工艺中借用来的。ULM级需要长的凝固时间大于8h，RM级则才5h就凝固。11和14的数字反映纯Nabacast粉的水需要量，同时提示浇注体的流动性能。而NabacastULM11和RM11特别适合振动成型铸体，水需量最低，NabacastULM14和Nabacast RM14两种都适合自由流动的浇注体，水需量5%～6%。Nabacast系列产品可归到同样的工作原理和同样的分凝剂系统，因此他们可以以任何比例混合来影响凝固时间和一致性。

3 使用Nabacast粘结剂无水泥浇注体尖晶陶瓷的形成

由于Nabacast是以镁和氧化铝的结合为基础，Nabacast粘结剂在1 000°C时形成尖晶石陶瓷（MgAl2O4）。根据工艺常识，由于在粘结相中最高6%的镁含量不足以引起尖晶石陶瓷（MgAl2O4浇铸体）的形成，故我们研发了Nabacast SF11和Nabacast SF14，大大地提高了其中氧化镁含量。

SF指尖晶石陶瓷形成的能力。尖晶石陶瓷浇注体在冶金行业处理钢水使用中展现出对炉渣的超强抗腐蚀性能。在尖晶石陶瓷的形成过程中会引起8.7%的体积增加。为了控制这种体积增加，推荐使用Nabacast SF级和那些氧化镁含量少些的Nabacast RM剂合并使用，调整其比例以达到浇注体中所期望的氧化镁含量。

4 温度和干燥对Nabacast粘结剂的浇注体凝固动态的影响

增加温度可以提高Nabacast水合作用的速度。增加10℃的温度可以减少50%的凝固时间。为使脱模容易，建议不要给浇铸体加盖，这样可使表面干燥，这意味着脱模能力能更早地获得。

5 总 结

将Nabacast系列产品根据自己的需要来混合使用，调整Nabacast中氧化镁含量，相应的会影响凝固时间、影响尖晶石陶瓷的形成、影响冷冲击力效果。氧化镁含量越高，凝固时间越短、尖晶石陶瓷形成越好、越提高抗炉渣腐蚀性，更适用于冶金行业的钢水处理。相反则朝反方向发展。但是混合使用时要根据用户自己产品用途的要求，如果你要一个适合自己产品的配方，那就根据Nabacast的特性来混合使用，达到你需要的效果。

根据产品的尺寸来决定如何用温度和湿度来影响干燥，成型后可以连磨具一起放进50℃甚至60℃等较高温度下烘烤，但是一定不要太快，要考虑蒸发因素，否则会开裂，一般在35℃常温干燥较好。

硅微粉可以提高热机械性能，但是如果硅微粉超过2%，就会影响凝固时间和产品操作的一致性，一般0.5%比较合适。