硫酸铝结合剂特性

用硫酸铝结合剂的结合体其硬化机理比较复杂常温下硫酸铝溶液中呈现SO^2-、Al(OH)² 和Al(SO₄)₃等状态存在。若不加促凝剂，凝固很缓慢或者不凝固。加入促凝剂后，如加入促凝剂矾土水泥后，SO₄^2-会夺取矾士水泥中Ca² 形成 CaSO₄，同时还形成硫酸铁、硫酸镁等。它们之间会互相作用形成硫铝酸钙(3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·31H₂O或3CaO·Al₂O₃·CaSO₄·12H₂O)和硫酸铝铁(FeO·Al₂O₃·4SO₃22H₂O)等新物质的沉淀析晶，促使结合体凝结与硬硫酸铝合剂结合的结合体出于新生成物数量不多，故在常温下强度很低。在500~600℃之前热处理后的强度与烘干强度接近。当700~800℃时由于硫酸盐及硫铝酸盐相继开始分解。放出SO₃，[Al₂(SO₄)₃→Al₂O₃ 3SO₃↑〕使结合体产生结构疏松，强度降低。当髙于1000℃时。由于硫酸盐与硫铅酸盐分解得到的活性Al₂O₃易发生固相反应。形成新物质和出现液相达到烧结，强度显著提高。到1200℃时。结合体强度约为800℃时的3.5~5倍。

由于硫酸钙水解反应产物为H₂SO₄，它可与原料中金属和氧化物反应产生氢气和水，对砖料成型性能不利，故采用硫酸结合剂配料时需在一定温度和湿度下料24h以上 。

硫酸铝加入量与所配制水溶液密度的关系见表2 。

硫酸铝晶体在常温下水解较慢，可采用热水或加热方法加快溶解速度。用过滤法除去不溶物。硫酸铝在水中溶解度与温度关系见表1。

硫酸铝纯合剂(aluminium sulphate binder)是指耐火材料结合剂的一种。它是用铝土矿硫酸分解法或氢氧化铝硫酸分解法制取的工业硫酸铝，经水解后制得的。其反应式分别为：

Al₂O₃ 3H₂SO₄= Al₂(SO₄)₃ 3H₂O

2Al(OH)₃ 3H₂SO₄= Al₂(SO₄)₃ 6H₂O

硫酸铝含18个结晶水〔Al₂(SO₄)₃·18H₂O〕，是白色六角形鳞片或针状结晶，密度1.62g/cm，Al₂O₃理论含量为15.3%，熔点865℃，可溶于水、酸和碱溶液，不溶于醇。硫酸铝水溶液呈酸性。当加熟时猛烈膨胀并变成海绵状物质。在835℃左右分解为Al₂O₃和SO₃。SO₃是气体逸出Al₂(SO₄)₃·18H₂O的18个结晶水分3次脱水。其差热分析曲线见图1 。

用硫酸铝结合剂可制备浇注料、捣打料、可塑料及不烧砖等，其使用温度随所用骨料及粉料的材质不同而异 。

为了解金属结合剂与金刚石间界面的结合状态，用SEM 观测了铁基结合剂金刚石节块经抗弯强度测试断裂后的断面形貌。金刚石表面有很多坑点，而且金刚石表面有片状脱落现象，界面间存在明显的沟槽，说明未镀金刚石与结合剂的结合状态较差。这是因为金刚石是非金属，与结合剂金属之间有较高的界面能，金刚石不能被结合剂金属浸润，因而金刚石与结合剂金属之间的结合状况为机械包镶。而在图6b 中可以看出金刚石表面比较光滑，金刚石与结合剂之间结合紧密，断口处金刚石表面粘有结合剂，金刚石表面未发现片状脱落现象。

若金刚石表面没有镀覆层，高温烧结时铁合金中的元素会对金刚石表面产生较严重的化学侵蚀(如使金刚石表面石墨化)，从而影响结合剂对它的把持力和金刚石的强度。金刚石表面镀钛后，依靠镀钛层的中介作用，结合剂牢牢地把持着金刚石。这说明使用镀钛金刚石能够改善铁基结合剂与金刚石界面的结合状况，增强了结合剂对金刚石的把持力[8]。铜基结合剂与金刚石的结合与此类似 。