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这种耐火材料的成分可以在五金店买到。主要成分包括:磷酸三钙、熟石灰(也称氢氧化钙)和珍珠岩。磷酸三钙和氢氧化钙会发生反应,生成磷酸钙。珍珠岩的作用是提高材料的隔热性能,虽然不是必需的,但能显著提升隔热效果。建议使用珍珠岩而非蛭石,因为珍珠岩耐温更高,且吸水性更低。珍珠岩主要用于增加材料的透气性,而蛭石则更适合吸水,利于土壤保水。
磷酸三钙通常呈颗粒状,因为它是作为肥料设计的,缓释效果好。为了将其制成更细的粉末,可以使用普通的咖啡研磨机研磨,再用细筛过滤。珍珠岩可以用食品加工机处理成细粉(注意不要用家人的最爱)。熟石灰本身就是粉末状,无需特殊处理。
混合比例为:磷酸三钙与熟石灰的质量比为3.7:1。例如,可以使用37克磷酸三钙和10克熟石灰,总共47克。操作过程中建议佩戴N95口罩等防护用具,虽然熟石灰已经与水反应,但仍会吸收空气中的二氧化碳。
混合后,将材料完全浸没在水中,让其充分扩散反应。磷酸三钙中的氢与熟石灰中的氢氧化物反应生成水,并生成不溶于水的磷酸钙。
基料混合完成后,加入等体积的珍珠岩。珍珠岩通常呈蓬松的颗粒状,研磨后虽然颗粒变小,但其孔隙率并不会显著降低,仍然保持蓬松的状态。将珍珠岩研磨成细粉,可以使混合物更均匀,提高材料性能的一致性。如果不研磨珍珠岩,磷酸钙会充当基质,将珍珠岩固定在适当位置,但研磨后的混合物更均匀。
将混合物充分混合后,加入模具中。此材料似乎会略微膨胀,因此需要加压压制,才能成型。最终产品应压制成砖块状。如果不加压,材料会非常松散,甚至可能只是粉末状。这是这种材料与其他水泥的一个区别,使其不适合作为耐火涂层,但可以制作出不错的耐火砖。
我发现使用侧面可拆卸的模具效果更好。之前尝试过方形或圆柱形的模具,但由于材料膨胀,脱模困难,容易导致分层。
压制成型后,务必在加压状态下浇水。这是因为材料中存在气泡,浇水后会发生放热反应,生成磷酸钙。如果此时没有加压,气泡会上升,导致分层,形成水平裂纹。
我使用一个带有纹理的塑料托盘作为模具,材料竟然能很好地复制表面纹理,虽然目前还不清楚这有什么实际用途。
浇水后,我通常会用一块布或纸巾之类的材料覆盖在上面,再压上重物(例如砖块),然后加水。不必完全浸没,让水慢慢渗透即可。通常我会让它静置一夜。固化后,材料不溶于水。
最后,我会将砖块放入500华氏度(约260摄氏度)的烤箱中烘烤半小时,以干燥材料。(请勿告知我的妻子此事)。
最终产品轻便结实,经过高温测试后,表现良好,表面也出现了轻微的玻璃化现象。我正在尝试制作更大的耐火部件,例如一个整体式炉膛,或者制作几块砖,再想办法将它们连接起来。这需要进一步的实验。我目前使用的咖啡研磨机研磨磷酸三钙粉末效率较低,我考虑寻找已经粉末状的磷酸三钙,而不是肥料形式的。