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      鋁型材具有密度小、質(zhì)量輕、加工性和可塑性強(qiáng)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在建筑家居領(lǐng)域。在建筑金屬型材中，鋁型材占比在80%以上，早在2010年我國(guó)建筑鋁型材年產(chǎn)量就超過(guò)了500萬(wàn)t，是世界建筑鋁型材 生產(chǎn)大國(guó)。鋁型材在大氣中能自然氧化生成一層致密的Al2O3氧化膜，但是通常情況下這層氧化膜的厚度很薄，很容易受損失去保護(hù)作用。此外，未經(jīng)表面處理的鋁型材外觀單一，容易審美疲勞。鋁型材的表面處理有兩大作用，一是防止腐蝕的發(fā)生，有效延長(zhǎng)使用壽命；二是可以掩蓋鋁型材在加工過(guò)程中導(dǎo)致的少量表面瑕疵，并帶來(lái)各種豐富多彩的表面效果，裝飾性大大提高。本文從涂層性能和應(yīng)用性能兩個(gè)方面對(duì)建筑鋁型材3種不同的表面處理方式進(jìn)行了對(duì)比，并且結(jié)合粉末涂裝的特點(diǎn)，總結(jié)分析了作為粉末涂料重要發(fā)展方向的耐候性以及低溫固化的研究進(jìn)展情況。指出粉末涂料的耐候性能還需要進(jìn)一步提高以擴(kuò)大應(yīng)用，同時(shí)在烘烤固化環(huán)節(jié)的能耗需要進(jìn)一步降低。?1粉末噴涂在建筑鋁型材表面處理中的優(yōu)勢(shì)，目前鋁型材的表面處理主要包括陽(yáng)極氧化、電泳涂裝和粉末噴涂3種。通常完整的陽(yáng)極氧化工藝流程需要經(jīng)過(guò)機(jī)械預(yù)處理、化學(xué)前處理、陽(yáng)極氧化、著色和封閉5道工序。電泳涂裝工藝與陽(yáng)極氧化工藝大體一致，區(qū)別在于電泳涂裝在陽(yáng)極氧化著色工序之后用電泳涂裝工序取代了封閉工序。所以經(jīng)過(guò)電泳涂裝的鋁型材表面其實(shí)是陽(yáng)極氧化膜和電泳涂層的復(fù)合膜，又稱陽(yáng)極氧化復(fù)合膜。粉末噴涂也需要化學(xué)前處理，之后進(jìn)行靜電噴涂粉末涂料。鋁型材的3種表面處理得到的涂膜性能上各有特點(diǎn)。陽(yáng)極氧化在早期是我國(guó)建筑鋁型材表面處理的*主要方式，陽(yáng)極氧化膜具有高的耐磨性、良好的絕熱絕緣性能和抗蝕性能，現(xiàn)在仍是鋁型材表面處理的主要方式之一。電泳涂裝成熟于日本，日本是個(gè)海洋氣候 ，四面環(huán)海，海鹽?；蛘呋煊泻Ｉ车幕夷嘁鸬匿X型材腐蝕問(wèn)題比較突出，陽(yáng)極氧化處理工藝難以實(shí)現(xiàn)這種高腐蝕環(huán)境下的有效保護(hù)。電泳涂裝具有優(yōu)異的耐候性和抗腐蝕性，同時(shí)外觀亮麗，易于清掃，因此得到了迅速發(fā)展。美國(guó)佛羅里達(dá)暴曬試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，電泳涂裝得到的陽(yáng)極氧化復(fù)合膜（5a的保光率）與氟碳涂層相當(dāng)，色差還小于氟碳涂層。然而電泳涂裝也存在漆膜易劃傷的缺陷，此外作為基層的陽(yáng)極氧化膜韌性差，在機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力下容易發(fā)生開裂，有報(bào)道顯示冷封孔的陽(yáng)極氧化膜只能承受66℃烘烤，在82℃下烘烤只有一半的試樣合格。20世紀(jì)90年代初，粉末噴涂開始在我國(guó)鋁型材的表面處理中規(guī)?；瘧?yīng)用，近10a來(lái)發(fā)展迅速。粉末噴涂的性能優(yōu)勢(shì)并不明顯。如在外觀平整度和涂膜均勻性上不如陽(yáng)極氧化和電泳涂裝、耐候性能介于陽(yáng)極氧化和電泳涂裝之間，但耐磨性、耐酸性和柔韌性明顯優(yōu)于陽(yáng)極氧化和電泳涂裝。建筑鋁型材作為一種半 性結(jié)構(gòu)，耐久性至關(guān)重要，因而抵抗機(jī)械作用與抗老化保持涂膜的完整性和功能性尤為重要。通常使用的電泳漆是丙烯酸涂料，具有非常優(yōu)異的耐候性，GB 5237―2008加速耐候性*低級(jí)別也要求1000h氙燈老化保光率＞80%，*高級(jí)別甚至要求4000h氙燈老化保光率＞80%；建筑鋁型材通用型粉末涂料主體結(jié)構(gòu)是聚酯樹脂，其耐候性比丙烯酸略差，GB 5237―2008加速耐候性*高級(jí)別也僅要求1000h氙燈老化保光率＞90%。這表明電泳涂裝耐候性平均值明顯高于粉末噴涂，建筑鋁型材的粉末涂裝耐候性已經(jīng)落后于實(shí)際需求。在應(yīng)用上粉末噴涂?jī)?yōu)勢(shì)較大。粉末噴涂可以實(shí)現(xiàn)多達(dá)幾千種色彩和各式各樣的紋理裝飾效果，這是陽(yáng)極氧化和電泳涂裝所難以達(dá)到的。另外，粉末噴涂環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯。陽(yáng)極氧化和電泳涂裝工藝中，水和電的消耗是相當(dāng)大的，在氧化工序中，整流機(jī)的輸出電流可達(dá)到8~11kA，電壓在15~17.5V（硫酸直流陽(yáng)極氧化工藝氧化電壓一般為12~18V），噸電耗可達(dá)1000度左右。此外，陽(yáng)極氧化、著色和封閉工序需使用大量的酸、堿和鎳鹽等，廢水和廢氣后處理壓力大。粉末噴涂前處理工序比陽(yáng)極氧化前處理工序簡(jiǎn)便，主要為脫脂與鉻化，無(wú)需陽(yáng)極氧化和電泳工序，能耗較低。粉末涂料不含溶劑，VOC排放幾乎為0，環(huán)保壓力小。鋁型材粉末涂裝相比陽(yáng)極氧化和電泳涂裝耗電量要少很多。但是目前主流粉末涂料的固化溫度高達(dá)180~200℃，其能源消耗仍然不可忽視，降低粉末涂料固化條件是長(zhǎng)期發(fā)展的趨勢(shì)。2建筑鋁型材粉末涂料研究進(jìn)展，近幾年來(lái)， 和社會(huì)對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越高，政策導(dǎo)向逐漸限制和減少高能耗高污染的生產(chǎn)工藝使用的趨勢(shì)十分明顯，粉末涂裝迎來(lái)了發(fā)展的良機(jī)。然而，要擴(kuò)大粉末涂裝在建筑鋁型材表面處理中的應(yīng)用，粉末涂裝在保持自身應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，提高耐候性彌補(bǔ)性能上的不足同時(shí)降低粉末涂料固化溫度減少能耗是必經(jīng)的過(guò)程。2.1粉末涂料的耐候性改進(jìn)，國(guó)內(nèi)外對(duì)粉末涂料耐候性有較多研究。在粉末涂料用聚酯樹脂合成中，適當(dāng)加大間苯二甲酸的比例減少對(duì)苯二甲酸的用量，以及盡量使用新戊二醇、減少使用或不用乙二醇以保證耐候性，已經(jīng)得到了行業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)同。然而常規(guī)的間苯二甲酸替代法存在機(jī)械性能變差的問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)商品化的超耐候聚酯樹脂絕大部分采用全間苯二甲酸方案。而這一類型的超耐候聚酯樹脂制備得到的粉末涂層，通常其反沖只能達(dá)到20cm，機(jī)械性能差是這些超耐候樹脂面臨的共同問(wèn)題。在各種類型的粉末涂料中，氟碳粉末涂料的耐候性能*佳，可達(dá)到超耐候的要求。鞏永忠等對(duì)氟碳粉末涂料及其關(guān)鍵原材料氟碳樹脂進(jìn)行了長(zhǎng)期研究。目前PEVE氟碳粉末的加工性能已經(jīng)大大改善，使用與常規(guī)粉末涂料相同的設(shè)備和工藝制備得到的FEVE氟碳粉末涂料通過(guò)了QUALICOAT―2009Ⅲ和AAMA2605―2005認(rèn)證。固化溫度也降低到了180~200℃，機(jī)械性能和附著力都不存在應(yīng)用問(wèn)題。然而FEVE氟碳樹脂加工工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴限制了其的應(yīng)用。為降低成本，國(guó)內(nèi)粉末涂料廠家在常規(guī)粉末涂料中引入部分氟碳樹脂，通過(guò)拼用或?qū)臃蛛x的技術(shù)制得耐候性優(yōu)異的粉末涂料，在降低成本的同時(shí)提高了氟碳樹脂的潤(rùn)濕性能和機(jī)械性能。魏育福等在TGIC固化粉末涂料中引入6%~17%的FEVE氟碳樹脂，制備得到的粉末涂料仍具有非常優(yōu)異的耐候性，其1000h氙燈老化保光率在90%以上。張?jiān)苽ネㄟ^(guò)環(huán)氧粉末涂料與氟碳粉末涂料干混，通過(guò)環(huán)氧樹脂與氟碳樹脂表面能差異實(shí)現(xiàn)1次涂裝之后的分層，實(shí)現(xiàn)了重防腐和超耐候，制備的涂層2000h氙燈加速老化后保光率仍有90%以上。慶福等將TGIC固化聚酯樹脂與異氰酸酯固化氟碳樹脂拼用制得復(fù)合型超耐候粉末涂料。研究表明當(dāng)聚酯樹脂與氟碳樹脂的質(zhì)量比為1∶1時(shí)其QUV-B 1000h人工加速老化保光率還有60%以上，可很好地實(shí)現(xiàn)耐候性和成本的均衡，而同等試驗(yàn)條件下聚酯樹脂粉末涂料的保光率只有19.1%。通過(guò)引入新的耐候性單體，改善聚酯樹脂主體結(jié)構(gòu)的耐候性也是可行的方案。Chang等發(fā)現(xiàn)，使用不含苯環(huán)的單體1,2-環(huán)己烷二甲酸或1,3-環(huán)己烷二甲酸、1,4-環(huán)己烷二甲酸和2,2,4,4-四甲基-1,3-環(huán)丁烷二醇為主體合成的聚酯樹脂，與羥烷基酰胺在約177℃/20min下固化制得的涂膜具有非常優(yōu)異的耐候性。其50%保光率的QUV-B老化時(shí)間均在1500h以上；二元酸采用1,2-環(huán)己烷二甲酸的50%保光率的QUV-B老化時(shí)間甚至達(dá)到了5000h，而常規(guī)聚酯樹脂制備的涂膜50%保光率的QUV-B老化時(shí)間在300h以下。楊小青等也發(fā)現(xiàn)使用不含苯環(huán)單體制備得到的聚酯樹脂具有優(yōu)異的耐候性。鄭榮輝等在聚酯樹脂合成過(guò)程中引入含氟單體1H,1H,10H,10H-全氟-1,10-癸二醇、四氟間苯二甲酸、六氟戊二酸，將制備得到的含氟聚酯樹脂與β-羥烷基酰胺固化可制得耐候型優(yōu)異的涂層。然而這些耐候性單體價(jià)格遠(yuǎn)高于常規(guī)單體，上述無(wú)苯環(huán)單體制備得到的涂層還存在Tg較低的缺陷。除了改進(jìn)成膜物耐候性之外，使用改性填料和助劑來(lái)提高粉末涂料的耐候性也有見(jiàn)報(bào)道。郭剛和施奇武分別發(fā)現(xiàn)，將經(jīng)過(guò)表面改性的金紅石(R)型納米TiO2作為紫外光吸收劑加入粉末涂料中，2%的添加量就可以大幅改善涂層的耐候性。涂清華等研究表明，粉末涂料在高溫高濕的環(huán)境中涂膜表面易出現(xiàn)發(fā)白斑塊，這些發(fā)白斑塊是由于涂層吸水導(dǎo)致的，通過(guò)使用10%~40%的經(jīng)過(guò)表面處理的BaSO4和Al2O3疏水填料，白斑基本消失，通過(guò)提高疏水性來(lái)提高涂層的耐候性。2.2低溫固化粉末涂料的研究，目前行業(yè)內(nèi)將固化條件＜160℃的粉末涂料稱為低溫固化粉末涂料。要實(shí)現(xiàn)低溫固化需要成膜物具有高的反應(yīng)活性和低的熔融黏度。同時(shí)為保證涂膜必要的機(jī)械性能和粉末貯存穩(wěn)定性，成膜物固化前的相對(duì)分子質(zhì)量不能太低。不同類型粉末涂料里面，能夠滿足建筑鋁型材耐候要求的有TGIC固化體系、羥烷基酰胺固化體系、封閉異氰酸酯固化體系以及丙烯酸粉末涂料等。其中封閉異氰酸酯固化體系由于常用己內(nèi)酰胺封閉固化劑的解封閉溫度高達(dá)160℃，難以滿足低溫固化的要求。丙烯酸樹脂具有高活性和優(yōu)異的耐候性能，在低溫固化方面應(yīng)用較多。L·莫恩斯制備了一種可在150℃以下固化得到優(yōu)良涂膜性能的粉末涂料。該粉末涂料由無(wú)定形端羧基聚酯樹脂A、無(wú)定形或半結(jié)晶形端羧基端羥基雙官能團(tuán)聚酯樹脂B1和/或結(jié)晶性多元酸B2、縮水甘油基丙烯酸共聚物C、可與羧基反應(yīng)的其他化合物D組成。該粉末涂料在140℃/15min固化后得到的涂膜機(jī)械性能與常溫固化粉末涂料相當(dāng)，QUVA人工加速老化50%保光率時(shí)間在2200~2500h，具有優(yōu)異的耐候性。Bin Wu公開了一種半結(jié)晶聚酯樹脂及其制備方法，以半結(jié)晶樹脂與常規(guī)無(wú)定形樹脂和縮水甘油基丙烯酸樹脂共擠，制備得到的粉末涂料可在130℃/25min條件下充分固化,具有很好的機(jī)械性能和外觀流平。李光等通過(guò)選用高環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹脂、低環(huán)氧當(dāng)量丙烯酸樹脂、十二烷二酸以及其他助劑制備了低溫固化丙烯酸粉末涂料。在150℃條件下烘烤20min實(shí)現(xiàn)充分固化，涂膜經(jīng)過(guò)QUV-A 1400h人工加速老化后保光率在90%以上，并應(yīng)用在鋁輪轂罩光漆上。張劍等通過(guò)聚酯樹脂和丙烯酸樹脂共混，在聚酯樹脂低溫固化劑的作用下，制備了戶外MDF用粉末涂料，可實(shí)現(xiàn)中波紅外脈沖輻射加熱下130~150℃快速固化。目前耐候性粉末涂料用量*大的TGIC固化體系和羥烷基酰胺固化體系，在低溫固化方面，羥烷基酰胺體系更有優(yōu)勢(shì)。由于TGIC的加入對(duì)粉末涂料Tg影響非常大，TGIC固化樹脂需要較高的Tg，通常要求在60℃以上，TGIC反應(yīng)活性高，通常都需要添加固化促進(jìn)劑才能保證在200℃/10min充分固化。而通過(guò)固化促進(jìn)劑能夠?qū)崿F(xiàn)的*低固化溫度也都在160℃以上，因此開發(fā)TGIC低溫固化聚酯難度非常大。鄭榮輝等通過(guò)增加支化度高的三元醇的種類和用量，同時(shí)在多元酸組分中增加間苯二甲酸的用量并引入馬來(lái)酸酐和己二酸，以高活性的均苯四甲酸二酐封端，制備了可實(shí)現(xiàn)TGIC體系在140~160℃固化的聚酯樹脂。不過(guò)聚酯樹脂的Tg只有53~57℃。常用羥烷基酰胺T-105具有4個(gè)官能度，用量少，對(duì)粉末涂料Tg的影響比TGIC小得多，反應(yīng)活性高，通常180℃/10 min就可完全固化。馬洪英通過(guò)配方優(yōu)化，優(yōu)選三羥甲基丙烷、新戊二醇、2-乙基,2-丁基-1,3丙二醇組合，調(diào)整配方中對(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸和己二酸的比例，并以偏苯三酸酐作為封端劑量，合成了酸值50mgKOH/g左右，Tg為57℃的聚酯樹脂。該聚酯樹脂以羥烷基酰胺作為固化劑，可實(shí)現(xiàn)120℃/40min、130℃/30min、140℃/20min和150℃/15min條件下的完全固化。在上述固化條件下，涂膜均實(shí)現(xiàn)了50cm的正反沖，并且QUV-B 240h老化保光率均在80%以上。鄧慕強(qiáng)等通過(guò)引入脂肪族1,6-己二醇和脂環(huán)族多元醇1,4-環(huán)己烷二甲醇以及甲基丙烯酸，制備了可實(shí)現(xiàn)130~140℃固化的羥烷基酰胺固化聚酯樹脂，Tg在55℃以上。馬志平等引入氫化二聚脂肪酸實(shí)現(xiàn)了聚酯樹脂柔韌性和Tg的平衡，采用后加入1,4-環(huán)己烷二甲醇的方式降低了聚酯樹脂的黏度，制備得到的羥烷基酰胺固化樹脂酸值為50~55mgKOH/g，可實(shí)現(xiàn)140℃條件下的充分固化。張劍等選用酸值在42~56mgKOH/g的高酸值超耐候聚酯樹脂，以羥烷基酰胺為固化劑，在固化促進(jìn)劑的作用下，在玻璃鋼表面涂裝實(shí)現(xiàn)了150~160℃的快速固化，制備得到的涂膜耐候型優(yōu)異，附著力良好。3結(jié)語(yǔ)：我國(guó)建筑鋁型材的3種涂裝工藝在性能上各有特點(diǎn)，在應(yīng)用性能上，粉末涂裝在選擇多樣化和個(gè)性化方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。但是我國(guó)粉末涂料在提高耐候性和降低固化溫度減少能耗方面，尚未取得突破性進(jìn)展。目前氟碳粉末涂料價(jià)格昂貴、應(yīng)用受限，成本可接受的耐候改進(jìn)方案又存在其他性能上的不足；低溫固化粉末涂料商品化產(chǎn)品極少，上游原材料供應(yīng)和下游應(yīng)用市場(chǎng)都有許多困難需要解決。隨著我國(guó)人民群眾對(duì)環(huán)保問(wèn)題關(guān)注的不斷提高，政策導(dǎo)向有利于粉末涂裝擴(kuò)大應(yīng)用比例，但是仍需要行業(yè)內(nèi)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)解決面臨的各種問(wèn)題。




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        多數(shù)物品的建筑過(guò)程中，所使用的材料數(shù)量上都會(huì)很多，而有些材料其實(shí)本身包含到很多特點(diǎn)，所以若可以安穩(wěn)的操作好，一些其他的物品甚至于還能夠省略掉，鋁材就是在這么一個(gè)材料，鋁材現(xiàn)在有著不少類型區(qū)分，當(dāng)然有些類型的使用地點(diǎn)其實(shí)得明確一些，那么航空鋁材的優(yōu)缺點(diǎn)？鋁材挑選注意哪些事？航空鋁型材一般是指7系鋁合金型材，7系鋁合金是所有鋁合金中硬度值*高的，航空鋁型材不可以進(jìn)行焊接，只能采取其他方法連接。而普通的建筑，工業(yè)鋁型材可焊接，所以應(yīng)用領(lǐng)域更廣。航空鋁型材一般是指7系鋁合金型材，而普通鋁型材是我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中會(huì)用到的，一般是6系鋁合金型材，像建筑鋁型材，工業(yè)鋁型材等都是普通的6系鋁合金型材。1、航空鋁型材不可以進(jìn)行焊接，只能采取其他方法連接。而普通的建筑，工業(yè)鋁型材可焊接，所以應(yīng)用領(lǐng)域更廣。2、鋁型材的硬度越高成型越難，所以航空鋁型材造價(jià)非常高。而我們普通的6系鋁合金（*常用的6063，6061等）硬度中等，擠壓易成型，生產(chǎn)成本低。3、7系鋁合金耐腐蝕性能非常差，所以表面必須要經(jīng)過(guò)特種工藝處理，又增加了成本。6系鋁合金本身就有一定的抗腐蝕性能，表面如果進(jìn)行陽(yáng)極氧化，更能大大提高耐腐蝕性能。
鋁材挑選注意哪些事：1、查看產(chǎn)品出廠合格證，注意出廠日期、規(guī)格、技術(shù)條件、企業(yè)名稱和生產(chǎn)許可證編號(hào)。2、仔細(xì)察看產(chǎn)品的表面狀況，產(chǎn)品應(yīng)色彩鮮亮，光澤好，表面不能有明顯的擦劃傷、氣泡等缺陷。3、一定要注意產(chǎn)品的壁厚，門、窗料的產(chǎn)品厚度應(yīng)不小于1.2mm。4、注意產(chǎn)品表面涂層的厚度，陽(yáng)極氧化產(chǎn)品的膜厚不低于10μm，電泳涂漆產(chǎn)品的膜厚不低于17μm，粉末噴涂的涂層厚度不超出40－120μm范圍，氟碳漆噴涂產(chǎn)品應(yīng)在二涂以上，不能低于30μm。5、沿海地區(qū)的用戶*好選擇耐蝕性能較好的電泳涂漆型材、粉末噴涂型材或氟碳噴涂型材產(chǎn)品。6、日常維護(hù)時(shí)不能用刷子等其他硬物作為清洗工具，應(yīng)選擇柔軟的棉紗和棉布。




        鋁灰的化學(xué)成分由于原料組成及工藝等不同，具有較明顯的差異性，主要由金屬鋁、氧化鋁及鹽熔劑等的混合物構(gòu)成。具體是：Al10%~30%，Al?O320%~40%,Si，Mg，F(xiàn)e氧化物7%~15%，K，Na，Ca，Mg氯化物和少量氟化物15%~30%。其中部分氧化物和氯化物附著于金屬鋁的表面。耐火材料屬資源型產(chǎn)業(yè)，化學(xué)成分及類型多種多樣，具有容納各種原材料的空間。鋁灰的化學(xué)成分與耐火材料的主要原料鋁礬土相近，可以考慮直接或經(jīng)加工處理后成為耐火原料,為鋁灰的有效利用開辟一條新途徑，既保護(hù)環(huán)境，又降低耐火材料企業(yè)的生產(chǎn)成本，對(duì)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有一定幫助。鋁灰加入耐火材料配料中的應(yīng)用：1.1作為防爆劑：能改善不定形耐火材料襯體的透氣性，防止襯體在烘烤過(guò)程中由于產(chǎn)生的蒸氣壓過(guò)大而發(fā)生爆 裂的物質(zhì)稱為防爆劑，也稱為快干劑(可快速烘烤的添加劑)。不定形耐火材料的防爆劑有活性金屬鋁粉，鋁粉與H?O反應(yīng)生成Al(OH)?，并放出H?，在澆注料尚未凝固前，H?從澆注料逸出時(shí)會(huì)形成毛細(xì)排氣孔，從而提高其排氣性。王立旺[1]采用鋁灰替代鋁粉作防爆劑，用于鐵溝澆注料，其鋁灰的化學(xué)成分是：Al31.63%，Al?O?18.15%，AlN9.25%，MgO6.16%，SiO?12.21%，F(xiàn)e?O?7.27%，CaO2.23%，Na?O2.15%，K?O1.03%，TiO?2.04%，Cr?O?0.58%，其他7.33%。其中的Al，AlN能水化放出氣體。試驗(yàn)得出鐵溝澆注料中加入w(鋁灰)4%，能很好地起到防爆作用，鋁灰加入過(guò)多，會(huì)出現(xiàn)鼓脹開裂，鋁灰還能促進(jìn)鐵溝料硬化，縮短施工時(shí)間。1.2加入高爐出鐵口炮泥中：黃朝暉等人發(fā)明在高爐出鐵口炮泥中添加鋁灰0.4%~40%替代鋁質(zhì)和硅質(zhì)原料。其他原料是：工業(yè)級(jí)剛玉、碳化硅、中溫瀝青顆粒粉、蘇州土細(xì)粉、焦炭粉等，以焦油及改性瀝青和酚醛樹脂為結(jié)合劑，混合攪拌均勻，過(guò)真空練泥機(jī)擠出后，即得到炮泥。其性能穩(wěn)定，能滿足生產(chǎn)要求，并能降低生產(chǎn)成本。1.3代替煅燒鋁礬土：有人研究在澆注料、預(yù)制件和耐火粘土制品中加入鋁灰取代煅燒的鋁礬土，而鋁灰無(wú)需煅燒，可直接作原料，大約用量在5%。利用鋁灰加工配制耐火材料，眾所周知，原料是耐火材料的基礎(chǔ)，高質(zhì)量的耐火原料才能生產(chǎn)好的產(chǎn)品。對(duì)耐火原料基本要求就是耐火性能，即耐火度1580℃以上的原材料才能作為耐火原料。鋁灰中除了Al?O?以外，還含有較多耐火性能較低的雜質(zhì)成分，因此，一般不能用鋁灰直接配制耐火材料，需要進(jìn)一步加工處理，除去雜質(zhì)，提高Al?O?含量，才能考慮用作耐火材料。以下就鋁灰加工處理方法作簡(jiǎn)要介紹。2.1鋁灰的浮選法提純：劉瑞瓊等采用油酸鈉為捕收劑，當(dāng)pH值固定在8.6左右，捕收劑用量為1000g/t時(shí)，浮選后鋁灰w(Al?O?)含量由原來(lái)43.14%提高到86.41%,回收率68.89%。可以替代鋁礬土冶煉氧化鋁基電熔材料。2.2制取α-Al?O?：α-Al?O?是剛玉等高級(jí)耐火材料的主要原料。用鋁灰提取的基本原理是：在400~600℃的溫度下，鋁灰中的金屬鋁、氧化鋁與NaOH和NaNO?反應(yīng)生成可溶于水的金屬鹽，并用水將其溶出，實(shí)現(xiàn)鋁與其他雜質(zhì)分離之后，使用晶種分解法處理含鋁溶液，*終得到α-Al?O?。得出的制備條件是：堿灰比(mNaOH/m鋁灰)1.3，鹽灰比(mNaNO?/m鋁灰)0.7，按比例要求配合，混合均勻，在500℃下熔煉，熔煉時(shí)間60min;用去離子水在60℃恒溫水溶中浸出熔煉產(chǎn)物，浸出時(shí)間30min，固液比1∶4，鋁浸出率*高達(dá)92.71%，浸出后抽濾，固液分離，浸出液經(jīng)過(guò)凈化，調(diào)整苛性比，晶種分解和煅燒獲得氧化鋁。謝剛等人采用加壓堿浸、波活化輔助的方法回收鋁灰中氧化鋁。首先將鋁灰破碎、篩分、水洗，與NaOH溶液按固液比1∶7混合攪拌均勻，然后在高壓釜內(nèi)，于140℃，1.15MPa反應(yīng)6h，經(jīng)進(jìn)一步固液分離、酸中和、水洗分離后，將產(chǎn)物置于輸出功率5W/g的波設(shè)備干燥活化7min，抽風(fēng)速度為30m/min，*終可得Al?O?產(chǎn)品。還有人通過(guò)王水浸取法及添加氧化釔制備高硬度γ-Al?O?。首先鋁灰在室溫下溶解在王水中，然后在pH為9~10的條件下沉淀，加入0~20%氧化釔粒子，經(jīng)壓實(shí)后于1550~1650℃煅燒可得高硬度γ-Al?O?。2.3制取納米氧化鋁：在剛玉耐火制品中引入α-Al?O?粉，降低燒結(jié)溫度，節(jié)約能源，提高其性能。例如：在用電熔剛玉(Al?O?99.5%)的配料中，加入4%~8%的α-Al?O?粉和1%~2%的α-Al?O?納米粉，制品的燒成溫度由1700~1800℃降至1400℃。劉曉紅等采用硫酸浸取鋁灰制備納米氧化鋁的工藝方法是：首先在80℃攪拌條件下，用硫酸溶液多次浸取鋁灰中的鋁離子，經(jīng)過(guò)濾分離得到硫酸鋁溶液，然后將碳酸氫銨溶液加入到硫酸鋁溶液中，在40℃條件下攪拌反應(yīng)60min，生成前驅(qū)體碳酸鋁銨沉淀和硫酸銨溶液，經(jīng)陳化，真空抽濾分離，硫酸鋁銨沉淀洗滌干燥后于1200℃煅燒1h，得到粒徑約70nm的α-Al?O?粉。2.4利用鋁灰冶煉棕剛玉：耐火材料用棕剛玉一般是用特級(jí)鋁礬土冶煉而成，Al?O?含量94.5%~97%，是中、耐火材料的主要原料，尤其不定形耐火材料用量較多。近年來(lái)，為了節(jié)能環(huán)保，降低生產(chǎn)成本，有人在研究用鋁灰冶煉棕剛玉，其中劉瑞瓊等[5]試驗(yàn)的低溫冶煉制備棕剛玉的效果較好。其生產(chǎn)過(guò)程是：將1份鋁灰(小于0.10mm)放入2~5份90~100℃熱水中，浸泡6~10h，將水排出，并加入排出等質(zhì)量的90~100℃熱水浸泡2~14h，浸泡為放熱反應(yīng)，不斷攪拌，保持水溫90~100℃，確保鋁灰不沉積，將浸泡后的鋁灰分離出來(lái)后用流動(dòng)水漂洗，漂洗水流為3~6m/min，然后用真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，再經(jīng)80~110℃烘干至水分低于20%，即完成預(yù)處理。在電弧爐中熔煉：在鋁灰中加入0.5%~4%的沉淀劑鐵屑，在爐中1700~1800℃冶煉6~8h，熔融還原鋁灰中的SiO?，F(xiàn)e?O?，TiO?等氧化物，冷卻后經(jīng)粉碎，磁選和篩分得到棕剛玉產(chǎn)品。其試用的鋁灰及棕剛玉產(chǎn)品的化學(xué)成分見(jiàn)表2。2.5合成Sialon粉：Sialon陶瓷是20世紀(jì)70年代后迅速發(fā)展起來(lái)的一類高溫結(jié)構(gòu)材料，Sialon材料以優(yōu)越的力學(xué)性能、熱學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，被認(rèn)為是*有希望的高溫陶瓷材料之一。Sialon為Si?N4-AlN-Al2O?-SiO?系固溶體，采用純化學(xué)原料制備，成本高。李家鏡等[6]采用鋁灰、炭黑和粉煤灰為原料，用碳熱鋁熱復(fù)合還原氮化工藝制備Sialon粉體。試用鋁灰及粉煤灰的化學(xué)成分如表3。稱好料，進(jìn)行球磨12h(用Si?N4球，無(wú)水乙醇為介質(zhì))，然后進(jìn)行干燥、過(guò)篩、壓成圓片，再進(jìn)行煅燒，自然冷卻后磨成粉，研究了原料組成、合成溫度對(duì)生成物相的影響。結(jié)果表明：在原料中當(dāng)Si/Al為1(鋁灰為33%，粉煤灰為50%)時(shí)，加入17%炭黑，合成溫度1450℃，得到的主要物相為Si?Al?O?N(5β-Sialon，Z=3)和SiAl4O?N(415R)的產(chǎn)物;在Si/Al為1.5時(shí)，加入80%粉煤灰，1450℃可制備較純的Si?Al?O?N5粉。2.6制備鎂鋁尖晶石：鎂鋁尖晶石是重要的耐火原料，以它為顆粒，鎂砂為細(xì)粉，制備與剛玉配制鋼包用澆注料。李曉娜[7]以鋁灰、鋁礬土和電熔鎂砂為原料，鐵屑為沉淀劑，焦炭為還原劑，采用高溫電熔法合成富鋁鎂鋁尖晶石。試驗(yàn)表明：加入鋁灰20%，40%，60%生產(chǎn)的鎂鋁尖晶石，其綜合指標(biāo)超過(guò)鋁礬土基鎂鋁尖晶石的技術(shù)指標(biāo);加入40%鋁灰時(shí)，綜合指標(biāo)*好，其含Al?O?82.48%，SiO?0.35%，MgO14.10%，CaO1.12%，F(xiàn)e?O?0.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))顯氣孔率0.9%，體積密度3.48g/cm3，耐火度>1800℃;鋁灰加入40%，60%生產(chǎn)的尖晶石中含有六鋁酸鈣(CA6)相。2.7制備TiN-Al?O?復(fù)相耐火原料：TiN-Al?O?復(fù)合材料具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性，耐磨性及力學(xué)性能，是一種優(yōu)異的耐火材料。劉海濤等[8]以金紅石和鋁灰為原料，以鋁灰中的金屬鋁為還原劑，采用鋁熱還原氮化法合成TiN-Al?O?復(fù)合粉體。試驗(yàn)用鋁灰及金紅石的化學(xué)成分見(jiàn)表4。其原理是：根據(jù)反應(yīng)式6TiO?+8Al+3N?=6TiN+4Al?O?計(jì)算鋁灰和金紅石理論質(zhì)量比為16∶27。具體做法是：先稱好料，放入球磨機(jī)中，干磨12h，以40MPa壓力，干壓成型坯體，然后放入石墨坩堝，在流動(dòng)氨氣中，600~1400℃，保溫5h煅燒。在1300℃煅燒的產(chǎn)品按理論用量合成的產(chǎn)物主要是TiN，α-Al?O?，少量倍長(zhǎng)石和MgAl?O4。經(jīng)計(jì)算，TiN為30.4%，α-Al?O?為45.8%，隨鋁灰增加α-Al?O?增多，TiN減少，當(dāng)鋁灰過(guò)量50%時(shí)，TiN為26.4%，α-Al?O?為55.0%。TiN-Al?O?復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度達(dá)520.2MPa。2.8電熔莫來(lái)石：陳海等[9]利用鋁灰電熔莫來(lái)石。具體步驟是： 步是鋁灰預(yù)處理過(guò)程，首先在1100℃下煅燒鋁灰，使金屬鋁部分轉(zhuǎn)變?yōu)锳l?O?，然后將煅燒的鋁灰放入水槽中，加入鹽酸進(jìn)行清洗，然后烘干;第二步是電熔，按鋁灰、鋁礬土與硅石的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為：30%~80%：0~50%：10%~20%的范圍內(nèi)，混合均勻后加入電弧爐中，熔煉，倒出，冷卻，破粉碎，分選，得到莫來(lái)石。利用鋁灰制取耐火材料結(jié)合劑3.1合成聚合氯化鋁：聚合氯化鋁又稱堿式氯化鋁，簡(jiǎn)稱PAC，是介于AlCe?和Al(OH)?之間的水解產(chǎn)物，其化學(xué)通式為(Al(2OH)nCe6-n)m，其中m<10，n=1~5。聚合氯化鋁分為固體和液體兩種，固體通常為黃色或無(wú)色的樹脂狀產(chǎn)品，Al?O?含量40%~50%;液體呈無(wú)色，黃褐色或黑色，Al?O?含量10%以上。聚合氯化鋁可作為定型耐火制品、耐火可塑料、搗打料和澆注料結(jié)合劑，對(duì)堿化度和密度有一定要求，一般要求堿化度為46%~72%，密度為1.17~1.23g/cm3。謝英惠等[10]研究以鋁灰為原料制取聚合氯化鋁。其中中和法是將燒堿和鹽酸分別與鋁灰反應(yīng)，產(chǎn)生鋁酸鈉和三氯化鋁，然后以合適的配比合成聚合氯化鋁。而酸溶法是將鋁灰和鹽酸反應(yīng)一次直接產(chǎn)出液體聚合氯化鋁。具體操作是：用水洗法除去水溶解的鹽類，處理后鋁灰Al?O?含量30%左右，然后將工業(yè)鹽酸與一定量水放入反應(yīng)器內(nèi)，攪拌并用水浴加熱，稱取鋁灰逐步加入鹽酸溶液中，反應(yīng)放熱，反應(yīng)溫度96℃，時(shí)間6~12h，反應(yīng)結(jié)束加入一定水稀釋物料，試驗(yàn)認(rèn)為，鋁灰∶HCe∶水為3∶1∶3，反應(yīng)6~8h為宜，調(diào)節(jié)pH值為3.5~4.5，陳化15~24h，得到液體聚合氯化鋁產(chǎn)品。3.2制取硫酸鋁：將硫酸鋁溶于水中，可作為定型和不定型耐火材料的結(jié)合劑。由于硫酸鋁溶液呈酸性，因此主要用于酸性和中性耐火材料結(jié)合劑。康文通等[11]研究的以鋁灰為原料制備硫酸鋁的工藝流程是：鋁灰—加入硫酸和水進(jìn)行反應(yīng)—過(guò)濾除去濾餅—濾液除去雜質(zhì)—濃縮—冷卻結(jié)晶—硫酸鋁產(chǎn)品。其中反應(yīng)時(shí)間3h，硫酸濃度30%，硫酸用量1.05(以硫酸實(shí)際用量與理論用量之比表示)，pH值為3，收率達(dá)93.2%
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