耐火材料用磷酸的胶结机理和应用

正磷酸本身并无粘结性，它在水溶液中能离解成磷酸二氢根(H2PO4-)、磷酸一氢根(HPO42-)和磷酸根(PO43-)离子。当磷酸加入到耐火材料配料中时，在常温或加热时它能与多种耐火骨料和粉料中的金属氧化物发生反应生成复式磷酸盐，而大多数复式磷酸盐具有胶结能力，能将耐火骨料与粉料结合起来。加热后不断分解出P2O5并形成高熔点物质。

磷酸的胶结性能与耐火原料中主要氧化物的性质有密切关系。在常温条件下，磷酸可与弱碱性和无定形氧化物反应，其生成物具有较强的胶结性能;与强碱性氧化物反应激烈，立即凝结形成多孔疏松结合体;与酸性或中性氧化物在常温下一般不发生反应，必须加热或提高反应物活性才能反应。因此，磷酸通常用做酸性和中性耐火材料的结合剂，如磷酸结合的硅酸铝质、刚玉和莫来石质、硅质、锆质等耐火浇注料(见表2)和不烧高铝砖等。

磷酸结合的不定形耐火材料一般需要加热才能产生强度，故称热硬性不定形耐火材料;但当掺加促凝剂后，在常温下也可获得较好的强度。常用的促凝剂有铝酸盐水泥、氧化镁、氢氧化铝、氟化铵(NH4F)及其它铵盐、硅酸盐水泥等。我国最常用的促凝剂是铝酸盐水泥，其中矾土水泥的效果较好。促凝机理是较为复杂的，其基本过程是磷酸根离子夺取促凝剂组成中的金属阳离子(或铵离子)，并形成胶凝性能较好的磷酸盐、含水磷酸盐或使生成物沉淀，从而使不定形耐火材料发生凝结和硬化。