研讨标明改进耐火资料的颗粒级配，使配料到达最严密堆积，改进产品细密化，可进步产品质量。因而，研讨耐火可塑料骨料的颗粒配比，使骨料最严密堆积是耐火资料工艺中最根本的问题。本试验从资料的结合强度方面考虑，探求矾土基可塑料的最佳颗粒级配。
在优化不定形耐火资料的颗粒级配方面，人们做了很多的试验，该工序直接影响到资料质量的好坏。耐火资料在使用时的实践情况对颗粒粒径临界值的挑选也有重要的影响。一般来说，颗粒粒径上限越大，资料具有较好的抗热震稳定性;增大颗粒直径后，也添加了可塑料的堆积密度。但实践出产中，颗粒粒径过大，简单产生颗粒偏析现象，不易于资料的成型;一起外表比较粗糙，边际结构比较松懈。特别对不定形耐火资料，一味的寻求大颗粒会严重影响资料的胶结性和作业功能。所以对可塑料来说，研讨最佳颗粒级配含义严重。
相关的颗粒堆积理论大多数是建立在颗粒尺度离散模型的基础上研讨得来的，其代表理论是Furnas理论。在该理论的知道中，小颗粒应刚好填入大颗粒的空地中。依照该理论，在三种不同颗粒尺度中，中颗粒应填入大颗粒空地间，细颗粒填入中颗粒和大颗粒空地之间。而耐火资料的出产实践中，颗粒粒径散布愈加适宜接连模型，本试验选用与实践比较挨近的Dinger-Funk模型方程作为基础来设定开始的颗粒级配，方程如下：
式中d表明颗粒粒径;dS表明最小颗粒粒径;dL表明最大颗粒粒径;n在为常数与挑选的筛网直径比有关，在规范筛网中，相邻的筛网直径比均为常数φB表明粒径小于d的颗粒百分比。
通过宫波的优化求解，最终算出4种接连颗粒粒径散布的最佳配比(粒径顺次下降)为56.57:16.21:15.06:12.19。因为本试验中的粘土参加过多会对资料的高温功能构成影响，所以本试验参阅祝洪喜等人依据粒径配比试验优化后的成果，选取颗粒粒径比为45:20:25:10为基准，上下调整颗粒配比进行试验，确认矾土基可塑料的最佳颗粒级配。
本试验选用骨料为矾土(1-3mm，≤1mm和≤0.074mm)，添加必定量的软质粘土粉(≤0.074mm)，用于改进胶结性，一起能够进步烧结功能和可塑性。依据周德刚[2]等人的反复研讨，参加的软质粘土量为5-10wt.%时，功能最佳。参加过多会添加高温烧后线缩短，高温蠕变增大，以及下降荷重软化温度;参加过少则无法进步质料的可塑性;高铝质可塑料的可塑指数操控25-30%时，功能最佳。可塑指数较低时，施工功能较差;但是指数较高时，结合强度不高，相同不易于施工。依据文献得知，参加4wt.%的工业磷酸后，再引进5wt.%的水，矾土基可塑料的可塑目标为28%，详细配比如表1。
为研讨不同可塑指数下的最佳颗粒级配，咱们别的选着加水量为3wt.%和1wt.%，分为B、C两组进行比照，质料配比如表2和表3。
依照上述的配方配料，每参加新料前，质料都要预混均匀，待固态质料混合均匀后，在搅拌机中边混合边参加所需溶液，依据配比每组试样参加相同重量的水;A、B、C组三组试样加水量不同，能够确保颗粒级配在不同的可塑性下仍坚持最佳功能。
将混合均匀的质料密封，在阴暗处困料24h。等候工业磷酸与质料反响完成后，在40×40×160mm的模具中捣打成型。因为本批试样中的工业磷酸会与磨具反响，试验采纳马上脱模。室温放置24h后，放入烘箱，在110℃条件下保温24h。然后取出3组试样测验常温物理功能，比较最优颗粒级配。
三组质料制成40×40×160mm的长方形规范试样后，在常温下别离测验显气孔率、体积密度、抗折强敌和耐压强度。捣打时，因为三组别离参加的水量不一样，可塑性不一样。加水多的A组塑性好，捣打时成型较好;B，C两组可塑性较差，所需的成型压力较大，才干捣打的较为密实。
图1展示的是A组加水量为5%的质料捣打成型，经110℃烘干后所测的气孔体密差异。从中能够看出显气孔率最低的A4组，但其体积密度最低;体积密度最高的是A3组;一起显气孔率也较低。A1组的体积密度较高，一起显气孔率与其他3组试样比较，相对较高。
由图2能够看出抗折强度和耐压强度最好的均是A1组，其次是A3组;4组试样的抗折强度不同不大。A1组的抗折强度为7.41MPa，耐压强度为47.15MPa。
成果阐明通过24h的困料和110℃处理后，A1组的颗粒结合的愈加严密，较多的中颗粒矾土骨料(≤1mm)有利于供给抗折强度和耐压强度。适量的细粉矾土骨料(≤0.074mm)填充在大颗粒骨料间;一起较多的中颗粒和细粉骨料有利于与工业磷酸反响，构成结合强度。归纳几方面效果，A1组试样在常温下物理功能最佳。
B组试样加水量为3%，显气孔率和体积密度如图3。从图中能够看出，B组试样中体积密度最好的是B1，最差的是B4;显气孔率最低的试样为B3，最高的是B2。加水量削减后，显气孔率显着削减，体积密度略有下降。
图4中看出B组中抗折强度最好的是B1和B3两组试样，耐压强度最好的是试样B1;B2和B4两组试样的全体常温物理功能较差。加水量较少的B组试样因为在捣打时，成型压力较大，全体物理功能要强于加水量最少的A组。C组试样的显气孔率和体积密度见图5。
从图5能够看出在加水量为3%的C组试样中，显气孔率最低的是C2，最高的是C4;体积密度最好的是C2，为2.76g/cm3，最差的是C4。
图6为C组试样常温下所测得的抗折强度和耐压强度，从图中数据剖析可知，C组试样中，常温物理功能最好的是试样C1，抗折强度到达11.22MPa，耐压强度为45.20MPa;常温功能最差的为C4试样。
全体从A，B，C三组试样数据剖析，跟着加水量从5%削减到1%，试样的抗折强度显着上升，显气孔率显着下降，耐压强度部分添加，而体积密度改变不大。因为A，B，C可塑性顺次下降，捣打成型所需压力逐步增强，所以颗粒结合的越发严密，导致了抗常温物理功能顺次添加。因为加水量越多，样品可塑性越好，磷酸与矾土骨料和软质粘土细粉触摸潮湿越好，反响越充沛，所以导致了体积密度跟着加水量的削减而添加。
依据孙庚辰的研讨发现，磷酸结合高铝质耐火资料时，磷酸的参加量按规则的配比换算成纯磷酸为4%至5%比较适宜。磷酸参加量低于极限时，资料的结合强度得不到确保;高于5%时，资料在高温下(1300℃以上)简单瓷化，构成脆性资料，影响高温功能。骨猜中的细粉直接影响了磷酸的用量和结合强度，质料的细粉度越高，与磷酸的化学反响越充沛，增强了化学结合的强度，反响方程式如下：
在温度为室温至100℃之间时，磷酸主要与氧化铝产生反响构成磷酸氢盐;然后再110℃下保温24h时，过剩的水不断的蒸腾，然后加快了磷酸氢盐的沉积和分出，让其发挥胶结效果。另一方面，温度低于200℃时，磷酸二氢铝(Al(HPO4))能够和粉猜中的SiO一起起到胶结效果。
依据上述剖析，A，B，C三组试样因为参加的结合剂是工业磷酸，所以在未经高温处理下，仍然产生了必定的强度。从可塑料的结合强度方面考虑，在不同的可塑性条件下(不同的加水量导致)，矾土骨料颗粒的最佳配比均为：1-3mm:≤1mm:≤0.074mm=47:18:25，软质粘土细粉(≤0.074mm)为10wt.%。
通过研讨以工业磷酸为结合剂，不同颗粒级配和加水量对矾土基可塑料的常温物理功能的影响，得出以下定论：
(1)跟着加水量的削减，试样的可塑性下降，导致了试样物理功能的改变。试样的抗折强度从7.41MPa上升到11.22MPa，显气孔率从16.71%下降到13.98%，体积密度略有下降。比较A1-C1和A3-C3组试样，质猜中的外加水量不断削减，而试样的耐压强度却坚持在45MPa左右。
(2) 选用磷酸为结合剂的矾土基可塑料，无需高温处理(试样只通过110℃烘干处理24h)就能够到达必定的强度。
