第二章___耐火材料的生產(chǎn)基本工藝原理

1、第二章第二章 耐火材料的生產(chǎn)基本工藝原理耐火材料的生產(chǎn)基本工藝原理大型液壓耐火材料成型機 耐火材料干燥設(shè)備 耐火材料燒成設(shè)備 第二章第二章 耐火材料的生產(chǎn)基本工藝原理耐火材料的生產(chǎn)基本工藝原理 耐火材料的加耐火材料的加工工1 耐火材料的成型工藝耐火材料的成型工藝 坯料的制備坯料的制備 耐火材料的燒成耐火材料的燒成5 耐火材料的干燥耐火材料的干燥4第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工選礦與提純選礦與提純原料的煅燒原料的煅燒原料的破粉碎原料的破粉碎機械化學(xué)和超細粉機械化學(xué)和超細粉助磨劑助磨劑第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工 選礦是利用多種礦物的物理和化學(xué)性質(zhì)的差別，將礦物集合選礦是

2、利用多種礦物的物理和化學(xué)性質(zhì)的差別，將礦物集合體的原礦粉碎，并分離出多種礦物，加以富集的過程。采用那種體的原礦粉碎，并分離出多種礦物，加以富集的過程。采用那種選礦方法，首先取決于礦物中各種礦物的物理性質(zhì)選礦方法，首先取決于礦物中各種礦物的物理性質(zhì)。 按顆粒的粒度進行選礦，主要用于松散的小顆粒的或土狀巖按顆粒的粒度進行選礦，主要用于松散的小顆粒的或土狀巖石，如砂、粘土，此時，可采用水淘洗或利用空氣分離法進行選石，如砂、粘土，此時，可采用水淘洗或利用空氣分離法進行選礦。礦。 按顆粒的形狀來選礦，它用于具有片狀的或針狀的結(jié)晶（如按顆粒的形狀來選礦，它用于具有片狀的或針狀的結(jié)晶（如云母、石墨、石棉等）

3、礦物。這種形狀的顆粒，大部分都通不過云母、石墨、石棉等）礦物。這種形狀的顆粒，大部分都通不過圓孔篩。圓孔篩。 按照密度來進行選礦它是由密度相差很大而顆粒大小相同按照密度來進行選礦它是由密度相差很大而顆粒大小相同的礦物構(gòu)成的松散物料，經(jīng)過淘洗或空氣分離器，密度大的礦物的礦物構(gòu)成的松散物料，經(jīng)過淘洗或空氣分離器，密度大的礦物降落在近處，而密度小的礦物則落在較遠處。降落在近處，而密度小的礦物則落在較遠處。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工 浮選法選礦是利用礦物被液體所潤濕程度的差別來進行的浮選法選礦是利用礦物被液體所潤濕程度的差別來進行的。 重液選礦法亦稱重介質(zhì)選礦法，這是利用礦物的密度差在

4、重液選礦法亦稱重介質(zhì)選礦法，這是利用礦物的密度差在重液中進行分離的方法。重液中進行分離的方法。 磁力選礦法是基于不同的礦物具有不同的導(dǎo)磁系數(shù)磁力選礦法是基于不同的礦物具有不同的導(dǎo)磁系數(shù)。 電滲選礦法的原理是利用懸濁液的質(zhì)點（如粘土、高嶺土電滲選礦法的原理是利用懸濁液的質(zhì)點（如粘土、高嶺土）帶有電荷（一般為負電荷），電流通過懸濁液時，帶電的微粒）帶有電荷（一般為負電荷），電流通過懸濁液時，帶電的微粒向帶有相反電荷的電極移動，并沉積在其表面上。向帶有相反電荷的電極移動，并沉積在其表面上。 化學(xué)方法提純，是目前制備高純原料的重要手段。它是利化學(xué)方法提純，是目前制備高純原料的重要手段。它是利用一系列化

5、學(xué)及物理化學(xué)反應(yīng)，使礦物分離。例如，用海水或鹵用一系列化學(xué)及物理化學(xué)反應(yīng)，使礦物分離。例如，用海水或鹵水制備高純氧化鎂。這種方法的缺點是反應(yīng)過程復(fù)雜，成本高。水制備高純氧化鎂。這種方法的缺點是反應(yīng)過程復(fù)雜，成本高。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工 1菱鎂礦的選礦菱鎂礦的選礦 在菱鎂礦中，往往含有白云石和綠泥石，若要制備高純鎂質(zhì)在菱鎂礦中，往往含有白云石和綠泥石，若要制備高純鎂質(zhì)原料，則應(yīng)選礦提純。常用的選礦方法為重液選礦法、浮選法和原料，則應(yīng)選礦提純。常用的選礦方法為重液選礦法、浮選法和化學(xué)法?；瘜W(xué)法。（1）重液選礦法）重液選礦法 選礦前，先將天然菱鎂礦石破碎成選礦前，先將天然菱鎂礦

6、石破碎成0-120mm的顆粒，過篩去的顆粒，過篩去掉掉0-8mm顆粒，再分級成顆粒，再分級成60-120mm和和8-60mm 二種顆粒，二者二種顆粒，二者選礦流程相似。選礦流程相似。（2）浮選）浮選 菱鎂礦及其雜質(zhì)對浮選劑（主要為工業(yè)脂肪酸混合物）有不菱鎂礦及其雜質(zhì)對浮選劑（主要為工業(yè)脂肪酸混合物）有不同的附著性和潤濕性。浮選前，礦石應(yīng)破碎到同的附著性和潤濕性。浮選前，礦石應(yīng)破碎到0.1-0.2mm的顆的顆粒占粒占70-85。經(jīng)浮選，原來含。經(jīng)浮選，原來含37-41的的MgO，可制備成含，可制備成含MgO45.5-46.5的精礦。的精礦。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工 眾所周知，作

7、為化學(xué)選礦法，最有前途的是眾所周知，作為化學(xué)選礦法，最有前途的是氯氯化鎂、鎂的碳化鎂、鎂的碳酸氫鹽和銨鹽的水化物。菱鎂礦與鹽酸的反應(yīng)如下：酸氫鹽和銨鹽的水化物。菱鎂礦與鹽酸的反應(yīng)如下：（3）化學(xué)選礦法）化學(xué)選礦法沉積物中仍存在硅酸鐵和硫化鐵。沉積物中仍存在硅酸鐵和硫化鐵。 氯化鎂在氯化鎂在900-1000水解：水解： 所生成的氣態(tài)的氯化氫吸附水后可生成鹽酸，所生成的氣態(tài)的氯化氫吸附水后可生成鹽酸，MgO沉降到沉沉降到沉淀池中成糊膏狀。該法制備的產(chǎn)品，淀池中成糊膏狀。該法制備的產(chǎn)品，MgO含量可達含量可達98.4，CaO0.7。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工 碳酸氫鹽法是將天然菱鎂礦

8、輕燒，輕燒溫度為碳酸氫鹽法是將天然菱鎂礦輕燒，輕燒溫度為700-800，然后破碎到然后破碎到0.25mm，分兩步碳化：，分兩步碳化： 含水的碳酸鹽很難沉降，難與雜志分開；第二步是將含水的含水的碳酸鹽很難沉降，難與雜志分開；第二步是將含水的碳酸鹽懸浮液加入碳酸鹽懸浮液加入CO2，壓力為，壓力為686-784kPa， MgCO33H2O+CO2=Mg(HCO3)2+2H2O碳酸氫鎂按下式分解：碳酸氫鎂按下式分解： 4Mg(HCO3)2=4 MgO3CO24H2O+5 CO2 銨化法是把菱鎂礦在銨化法是把菱鎂礦在600-800輕燒后破碎到輕燒后破碎到0.1mm，加入氯，加入氯化銨和碳酸銨溶液，反應(yīng)如

9、下：化銨和碳酸銨溶液，反應(yīng)如下：MgO+CaO+2H2O+2NH4Cl+(NH4)2CO3=MgCl2+CaCO3+4NH4OH第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工 鉻鐵礦的選礦方法包括機械法（洗選、重選、浮選、磁選和鉻鐵礦的選礦方法包括機械法（洗選、重選、浮選、磁選和靜電選礦）、化學(xué)法和高溫冶金選礦法。選礦前，鉻礦原料應(yīng)破靜電選礦）、化學(xué)法和高溫冶金選礦法。選礦前，鉻礦原料應(yīng)破碎到碎到80mm 以下，分級如下：以下，分級如下：10-80、5-10, 0.5-5和和0.5mm。其。其中大顆粒用于重選，小顆粒用于洗選和浮選。中大顆粒用于重選，小顆粒用于洗選和浮選。 2鉻鐵礦選礦鉻鐵礦選礦3

10、 耐火粘土和高嶺土的選礦耐火粘土和高嶺土的選礦 耐火粘土和高嶺土中含有較多的石英、含鐵礦物及其它降低耐火粘土和高嶺土中含有較多的石英、含鐵礦物及其它降低耐火性能的雜質(zhì)，為制備高質(zhì)量產(chǎn)品，必須選礦。選礦的方法包耐火性能的雜質(zhì)，為制備高質(zhì)量產(chǎn)品，必須選礦。選礦的方法包括濕法、干法、電磁法及聯(lián)合選礦法。濕法選礦廣泛用于高嶺土括濕法、干法、電磁法及聯(lián)合選礦法。濕法選礦廣泛用于高嶺土的初選，其主要工序如下：破粉碎，沉淀，懸浮液濃縮凝聚，脫的初選，其主要工序如下：破粉碎，沉淀，懸浮液濃縮凝聚，脫水，干操。高嶺土精礦回收率可達水，干操。高嶺土精礦回收率可達92-95%。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工

11、加工4. 硅石選礦硅石選礦 為達到硅質(zhì)制品的原料標準為達到硅質(zhì)制品的原料標準(SiO2含量：特級含量：特級98%，一級，一級97%，二級，二級96%)，對不合要求的原料進行選礦加工，去掉雜，對不合要求的原料進行選礦加工，去掉雜質(zhì)礦物：白云母、綠泥石、赤鐵礦、粘土及其它降低硅石質(zhì)量的質(zhì)礦物：白云母、綠泥石、赤鐵礦、粘土及其它降低硅石質(zhì)量的巖石。富選的石英加工成巖石。富選的石英加工成0-100mm，由于洗選，雜質(zhì)及，由于洗選，雜質(zhì)及0-5mm硅石變成沉渣，分級成硅石變成沉渣，分級成5-45和和45-100mm，在進入含水為，在進入含水為2.5%的粉碎工序。的粉碎工序。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材

12、料的加工加工 目前，除特殊要求外，全生料的耐火制品已不多見。目前，除特殊要求外，全生料的耐火制品已不多見。 原料煅燒時產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，形成瘠化劑，作為原料煅燒時產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，形成瘠化劑，作為坯料，能改善制品的成分及其組織結(jié)構(gòu)，保證制品的體積穩(wěn)定及坯料，能改善制品的成分及其組織結(jié)構(gòu)，保證制品的體積穩(wěn)定及其外形尺寸的準確性，提高制品的性能。其外形尺寸的準確性，提高制品的性能。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工 原料鍛燒的最終目的是達到燒結(jié)原料鍛燒的最終目的是達到燒結(jié)，有的高溫氧化物很難燒，有的高溫氧化物很難燒結(jié)，這對高溫設(shè)備，燃料消耗等方面都帶來了一系列新問題。根結(jié)，這對

13、高溫設(shè)備，燃料消耗等方面都帶來了一系列新問題。根據(jù)原料特點和工藝要求，提出了原料的活化燒結(jié)、輕燒活化、二據(jù)原料特點和工藝要求，提出了原料的活化燒結(jié)、輕燒活化、二步煅燒及死燒等概念。步煅燒及死燒等概念。原料煅燒原料煅燒的的目的目的： 活化燒結(jié)：早期的活化燒結(jié)是通過降低物料粒度，提高比活化燒結(jié)：早期的活化燒結(jié)是通過降低物料粒度，提高比表面積和增加缺陷的辦法實現(xiàn)的，把物料充分細磨（一般小于表面積和增加缺陷的辦法實現(xiàn)的，把物料充分細磨（一般小于l0m），在較低的溫度下燒結(jié)制備熟料。），在較低的溫度下燒結(jié)制備熟料。 單純依靠機械粉碎來提高物料的分散度畢竟是有限的，能量單純依靠機械粉碎來提高物料的分散度畢

14、竟是有限的，能量消耗大大增加。而且上述方法工藝過程及所用設(shè)備都比較復(fù)雜消耗大大增加。而且上述方法工藝過程及所用設(shè)備都比較復(fù)雜，于是于是采用了新方法采用了新方法如用化學(xué)法提高物料活性，研究降低燒結(jié)溫度如用化學(xué)法提高物料活性，研究降低燒結(jié)溫度促進燒結(jié)的工藝方法，提出了輕燒活化，即輕燒促進燒結(jié)的工藝方法，提出了輕燒活化，即輕燒-壓球（或制坯）壓球（或制坯）-死燒。死燒。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工 如前所述輕燒的目的在于活化。輕燒溫度對活性有很大如前所述輕燒的目的在于活化。輕燒溫度對活性有很大的形響，它直接關(guān)系到熟料的燒結(jié)溫度及體積密度。一般來講，的形響，它直接關(guān)系到熟料的燒結(jié)溫度及體

15、積密度。一般來講，對于已確定的物料，總有一個最佳輕燒溫度。對于已確定的物料，總有一個最佳輕燒溫度。Mg(OH)2的輕燒溫的輕燒溫度通常為度通常為900左右，輕燒溫度過高會使結(jié)晶度增加，粒度變大左右，輕燒溫度過高會使結(jié)晶度增加，粒度變大，比表面和活性下降，輕燒溫度過低則可能有殘留的未分解的母，比表面和活性下降，輕燒溫度過低則可能有殘留的未分解的母鹽而妨礙燒結(jié)。鹽而妨礙燒結(jié)。 二步煅燒對制備高純度高密度的鎂砂，合成白云石砂開辟二步煅燒對制備高純度高密度的鎂砂，合成白云石砂開辟了新的途徑。但是，二步煅燒與一次燒結(jié)相比，工藝過程較復(fù)雜了新的途徑。但是，二步煅燒與一次燒結(jié)相比，工藝過程較復(fù)雜，燃耗較大，

16、燃耗較大。 死燒：物料達到完全燒結(jié)稱死燒。對于主晶相為較純的氧死燒：物料達到完全燒結(jié)稱死燒。對于主晶相為較純的氧化物制品，根據(jù)化物制品，根據(jù)Korden公式公式L=0.7Ts(Ts，-主晶相氧化物熔點主晶相氧化物熔點）估算燒結(jié)溫度。例如，）估算燒結(jié)溫度。例如，MgO為為2000左右。左右。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工 破粉碎是耐火材料工業(yè)中必不可少的工序。運到工廠的原破粉碎是耐火材料工業(yè)中必不可少的工序。運到工廠的原料，從粉末到料，從粉末到350mm左右，其中大部分是左右，其中大部分是25mm以上的料塊。以上的料塊。工廠中的破粉碎工序與原料選擇是制備高質(zhì)量產(chǎn)品的關(guān)鍵，對制工廠中的

17、破粉碎工序與原料選擇是制備高質(zhì)量產(chǎn)品的關(guān)鍵，對制品性質(zhì)有直接影響。另外，從成本核算的觀點看，破粉碎設(shè)備所品性質(zhì)有直接影響。另外，從成本核算的觀點看，破粉碎設(shè)備所消耗的動力，所占比例很大，為了節(jié)約能源，降低成本，必須重消耗的動力，所占比例很大，為了節(jié)約能源，降低成本，必須重視破粉碎工序。視破粉碎工序。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工破粉碎的目的：破粉碎的目的：（1）粉碎是選礦工藝中的重要操作環(huán)節(jié)，由兩種以上不同礦物聚）粉碎是選礦工藝中的重要操作環(huán)節(jié)，由兩種以上不同礦物聚 集成的原礦分離和富集同一種組分的顆粒時，為按種類區(qū)分集成的原礦分離和富集同一種組分的顆粒時，為按種類區(qū)分 ，應(yīng)先將原

18、礦破碎。，應(yīng)先將原礦破碎。（2）為了促進各相間的相互作用，或者把固體顆粒均勻地分散到）為了促進各相間的相互作用，或者把固體顆粒均勻地分散到 液體中去，例如，制備泥漿。液體中去，例如，制備泥漿。（3）根據(jù)工藝要求，制備各種不同的粒度。增加物料的晶格缺陷）根據(jù)工藝要求，制備各種不同的粒度。增加物料的晶格缺陷 和比表面，加快物理化學(xué)反應(yīng)，促進燒結(jié)。和比表面，加快物理化學(xué)反應(yīng)，促進燒結(jié)。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工破粉碎方式破粉碎方式： 破粉碎方式大致可分如下四種：擠壓、沖擊、磨碎和劈裂。破粉碎方式大致可分如下四種：擠壓、沖擊、磨碎和劈裂。各種粉碎機械的作用，都是以上幾種方式的組合。各種

19、粉碎機械的作用，都是以上幾種方式的組合。 粉碎分為干法粉碎和濕法粉碎，濕法粉碎多用于陶瓷或特種粉碎分為干法粉碎和濕法粉碎，濕法粉碎多用于陶瓷或特種耐火材料生產(chǎn)，與干法相比，有以下優(yōu)點：耐火材料生產(chǎn)，與干法相比，有以下優(yōu)點： （1）粉碎比大，粉碎料粒度??；粉碎比大，粉碎料粒度?。?（2）粉碎效率高，不易于產(chǎn)生粉碎時的粉碎效率高，不易于產(chǎn)生粉碎時的“粉壁粉壁”現(xiàn)象；現(xiàn)象； （3）設(shè)備及碾磨體摩擦損失??；設(shè)備及碾磨體摩擦損失小； （4）防塵好，有利于文明生產(chǎn)和工藝流程自動化；防塵好，有利于文明生產(chǎn)和工藝流程自動化； 除此之外，還有根據(jù)粉碎介質(zhì)劃分的低溫粉碎、干燥粉碎、除此之外，還有根據(jù)粉碎介質(zhì)劃分的

20、低溫粉碎、干燥粉碎、依靠粉碎物料相互沖擊摩擦粉碎的自身粉碎等。依靠粉碎物料相互沖擊摩擦粉碎的自身粉碎等。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工 破碎原料時，物料的體積和強度指標，對選擇破粉碎設(shè)備破碎原料時，物料的體積和強度指標，對選擇破粉碎設(shè)備及分析破粉碎效率具有重要意義。某些原料性質(zhì)列于表及分析破粉碎效率具有重要意義。某些原料性質(zhì)列于表2-1。 表2-1 第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工 隨著工業(yè)的發(fā)展和研究工作的不斷深入，使人們認識到，機隨著工業(yè)的發(fā)展和研究工作的不斷深入，使人們認識到，機械粉碎并非象傳統(tǒng)現(xiàn)點所認為的僅是一個機械力學(xué)過程，而是一械粉碎并非象傳統(tǒng)現(xiàn)點所認為的僅是

21、一個機械力學(xué)過程，而是一個對固體施以機械能之后，物料產(chǎn)生物理、化學(xué)變化的過程，例個對固體施以機械能之后，物料產(chǎn)生物理、化學(xué)變化的過程，例如晶體結(jié)構(gòu)、物理如晶體結(jié)構(gòu)、物理-化學(xué)性能變化，這一過程稱機械化學(xué)。機械化化學(xué)性能變化，這一過程稱機械化學(xué)。機械化學(xué)的涉及面很寬，與耐火材料關(guān)系密切，現(xiàn)僅以下幾點為例：學(xué)的涉及面很寬，與耐火材料關(guān)系密切，現(xiàn)僅以下幾點為例： 1晶體結(jié)構(gòu)的變化晶體結(jié)構(gòu)的變化 晶粒大小、晶格畸變、晶格缺陷、結(jié)晶結(jié)構(gòu)晶粒大小、晶格畸變、晶格缺陷、結(jié)晶結(jié)構(gòu)等由于機械化學(xué)而產(chǎn)生變化。例如，在強大的機械力作用下，單等由于機械化學(xué)而產(chǎn)生變化。例如，在強大的機械力作用下，單斜的斜的Zr02轉(zhuǎn)變

22、成四方轉(zhuǎn)變成四方ZrO2。2表面活性的變化表面活性的變化 表面能增加，比表面增大，從而改變了耐火表面能增加，比表面增大，從而改變了耐火材料的固相反應(yīng)速度，降低燒結(jié)溫度；材料的固相反應(yīng)速度，降低燒結(jié)溫度；3固體表固體表面面形成氧化層、非晶層形成氧化層、非晶層 例如例如SiO2細磨后，生成可溶性細磨后，生成可溶性表面層，促發(fā)矽肺病。表面層，促發(fā)矽肺病。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工 目前制備超細顆粒的方法，主要有液、氣、固相三種方目前制備超細顆粒的方法，主要有液、氣、固相三種方法，利用反應(yīng)、蒸發(fā)、溶解等過程來制造。法，利用反應(yīng)、蒸發(fā)、溶解等過程來制造。 對耐火材料而言，由于受成本、產(chǎn)量

23、等諸多因素的制約，對耐火材料而言，由于受成本、產(chǎn)量等諸多因素的制約，機械固相粉碎仍不失為制備超細顆粒的重要手段。用于超細機械固相粉碎仍不失為制備超細顆粒的重要手段。用于超細粉碎的機械主要有振動磨、氣流磨、塔磨及攪拌球磨機等等。粉碎的機械主要有振動磨、氣流磨、塔磨及攪拌球磨機等等。對耐火材料原料及非金屬材料的制備而言，攪拌球磨機與振對耐火材料原料及非金屬材料的制備而言，攪拌球磨機與振動磨相比，效率高、能耗低。動磨相比，效率高、能耗低。第一節(jié)第一節(jié) 耐火材料的耐火材料的加工加工亦稱粉磨助劑。助磨劑大多為無機或有機物，所以又稱為亦稱粉磨助劑。助磨劑大多為無機或有機物，所以又稱為化學(xué)助磨劑。化學(xué)助磨劑

24、。助磨劑：助磨劑：助磨劑一般是表面活性劑，在粉磨過程中，它能作助磨劑一般是表面活性劑，在粉磨過程中，它能作為吸附在物料顆粒表面的物質(zhì)，與顆粒產(chǎn)生物理化為吸附在物料顆粒表面的物質(zhì)，與顆粒產(chǎn)生物理化學(xué)作用，產(chǎn)生力學(xué)效能，從而加速物料的粉碎。由學(xué)作用，產(chǎn)生力學(xué)效能，從而加速物料的粉碎。由于加入助磨劑，使物料顆粒表面自由能和晶格畸變于加入助磨劑，使物料顆粒表面自由能和晶格畸變程度減小，促使顆粒軟化并且助磨劑的吸附能平衡程度減小，促使顆粒軟化并且助磨劑的吸附能平衡顆粒表面上因粉碎而產(chǎn)生的不飽和價鍵，防止顆粒顆粒表面上因粉碎而產(chǎn)生的不飽和價鍵，防止顆粒重新聚結(jié)，從而抑制粉碎的可逆反應(yīng)。重新聚結(jié)，從而抑制粉

25、碎的可逆反應(yīng)。助磨劑的作用：助磨劑的作用：第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 耐火材料制品幾乎都是由粉料顆粒經(jīng)加工制備而成。一般的耐火材料制品幾乎都是由粉料顆粒經(jīng)加工制備而成。一般的顆粒（亦稱粉末）系指固體的一種形態(tài)。耐火材料所涉及的顆粒，顆粒（亦稱粉末）系指固體的一種形態(tài)。耐火材料所涉及的顆粒，宏觀上通常是指毫米至微米級的顆粒。宏觀上通常是指毫米至微米級的顆粒。顆粒的堆積物稱粉體顆粒的堆積物稱粉體，粉，粉體的性質(zhì)取決于顆粒的本質(zhì)及顆粒大小。體的性質(zhì)取決于顆粒的本質(zhì)及顆粒大小。第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備2.1 2.1 粉體的基本知識粉體的基本知識顆粒的幾何學(xué)性質(zhì)顆粒的幾何學(xué)性質(zhì)粉體的堆

26、積密度粉體的堆積密度粉碎料的顆粒組成粉碎料的顆粒組成粉料的流動性粉料的流動性粉料的貯存粉料的貯存第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備粉體顆粒的構(gòu)造粉體顆粒的構(gòu)造顆粒粒度顆粒粒度顆粒形狀顆粒形狀顆粒平均尺寸與顆粒分級顆粒平均尺寸與顆粒分級顆粒的幾何學(xué)性顆粒的幾何學(xué)性質(zhì)質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 在粉體中任取一顆粒置于顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，這一顆?？稍诜垠w中任取一顆粒置于顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，這一顆粒可能是不能再區(qū)分的、具有明確輪廓的固體顆粒，通常稱一次顆能是不能再區(qū)分的、具有明確輪廓的固體顆粒，通常稱一次顆粒也可能是多個顆粒的聚集體。粒也可能是多個顆粒的聚集體。 一次顆粒并非一定是單晶，而且也不

27、一定都是一個個獨自一次顆粒并非一定是單晶，而且也不一定都是一個個獨自存在，而往往是多個一次顆粒聚集在一起，這樣的顆粒稱二次存在，而往往是多個一次顆粒聚集在一起，這樣的顆粒稱二次顆?；驁F聚休。團聚的可能性往往隨一次顆粒的變小而增大。顆?；驁F聚休。團聚的可能性往往隨一次顆粒的變小而增大。對耐火粉體而言，由多晶組成的一次顆粒中，晶粒間的結(jié)合有對耐火粉體而言，由多晶組成的一次顆粒中，晶粒間的結(jié)合有兩種情況，即致密結(jié)合與松散結(jié)合。致密結(jié)合的顆粒，粒子間兩種情況，即致密結(jié)合與松散結(jié)合。致密結(jié)合的顆粒，粒子間多為面接觸，孔隙小、密度大，而松散結(jié)合幾乎是點接觸，孔多為面接觸，孔隙小、密度大，而松散結(jié)合幾乎是點

28、接觸，孔隙大、密度小。隙大、密度小。第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 顆粒粒度是粉體最基本的性質(zhì)，通常指粒徑和粒度分布。顆粒粒度是粉體最基本的性質(zhì)，通常指粒徑和粒度分布。粒度是指構(gòu)成粉體的平均顆粒大小，而對單個顆粒來講就是指粒度是指構(gòu)成粉體的平均顆粒大小，而對單個顆粒來講就是指其大小。粉體都是由不同粒度顆粒組成的多分散顆粒系統(tǒng)。不其大小。粉體都是由不同粒度顆粒組成的多分散顆粒系統(tǒng)。不同尺寸的粒度組成稱粒度分布。同尺寸的粒度組成稱粒度分布。第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 顆粒形狀直接影響粉體的性質(zhì)，如物料的流動性，充填性，顆粒形狀直接影響粉體的性質(zhì)，如物料的流動性，充填性，制品的體積密度，

29、不定形耐火材料（如耐火泥漿、澆注料等）制品的體積密度，不定形耐火材料（如耐火泥漿、澆注料等）的施工性能。的施工性能。 為了表達顆粒與某種形狀的接近程度或與某一形體的相對為了表達顆粒與某種形狀的接近程度或與某一形體的相對比例，常引進比例，常引進“形狀系數(shù)形狀系數(shù)”概念。這里僅就體積形狀系數(shù)和表概念。這里僅就體積形狀系數(shù)和表面積形狀系數(shù)作簡單介紹。面積形狀系數(shù)作簡單介紹。假設(shè)一顆粒的粒徑為假設(shè)一顆粒的粒徑為 ，體積為，體積為V，表面積為，表面積為S， 為體積形狀系為體積形狀系數(shù)，數(shù)， 為表面積形狀系數(shù)，則為表面積形狀系數(shù)，則 ， 。對于圓。對于圓球球 ， ，對邊長為，對邊長為 的的 立方體立方體

30、， 。vs3vpVD2spSD6vspD1v6s第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 構(gòu)成耐火粉體的多分散顆粒平均粒徑可用下式表示：構(gòu)成耐火粉體的多分散顆粒平均粒徑可用下式表示：式中：式中： - 1，2和和k批組分的相應(yīng)的顆粒平均直徑；批組分的相應(yīng)的顆粒平均直徑； G1,G2Gk - 與上述相對應(yīng)的顆粒組分的質(zhì)量；與上述相對應(yīng)的顆粒組分的質(zhì)量； G - 分析試樣之質(zhì)量（分析試樣之質(zhì)量（G=G1+G2+Gk） G1- 某組分在試樣中的質(zhì)量百分率，某組分在試樣中的質(zhì)量百分率，% K- 組分數(shù)。組分數(shù)。第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備堆積粉料單位體積的質(zhì)量稱粉體的堆積密度，以堆積粉料單位體積的質(zhì)量稱

31、粉體的堆積密度，以 表示。粉料經(jīng)表示。粉料經(jīng)振動后堆積密度增大的稱致密堆積密度，用振動后堆積密度增大的稱致密堆積密度，用 表示，松散的表示，松散的堆積密度用堆積密度用 表示。表示。 可表征堆積粉料的致密程度，其可表征堆積粉料的致密程度，其值可達值可達1.52。 值通常隨顆粒變小而減小。值通常隨顆粒變小而減小。 -固體的真密固體的真密度，度， 相對密度（填充系數(shù)），相對密度（填充系數(shù)）， 含水率，含水率，粉料的總氣孔率（）為，粉料的總氣孔率（）為 。幾種物料性質(zhì)。幾種物料性質(zhì)見表見表2-2。maxminmaxmin/sTBK(1)/TBsKW100(1)tTBPK第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制

32、備表2-2 第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備粉碎后的物料一般都是連續(xù)顆粒料，以粘土熟料為例，粉料顆粉碎后的物料一般都是連續(xù)顆粒料，以粘土熟料為例，粉料顆粒組成列于表粒組成列于表2-3。表2-3 粉料的顆粒組成第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備耐火材料在生產(chǎn)和使用中要處理大量的粉料。例如破碎后物料的耐火材料在生產(chǎn)和使用中要處理大量的粉料。例如破碎后物料的貯存、輸送、混合、攪拌等等，這就必須了解粉體的流動性。通貯存、輸送、混合、攪拌等等，這就必須了解粉體的流動性。通常粉料在重力作用下會流動，但它與液體的流動又不盡相同，這常粉料在重力作用下會流動，但它與液體的流動又不盡相同，這主要表現(xiàn)為以下三點：

33、主要表現(xiàn)為以下三點：（1）粉料在靜態(tài)條件下能傳遞剪切應(yīng)力，靜態(tài)摩擦角大于零。所）粉料在靜態(tài)條件下能傳遞剪切應(yīng)力，靜態(tài)摩擦角大于零。所以粉料可堆放，而液體則不能；以粉料可堆放，而液體則不能；（2）在一般粉料上施加壓力后具有粘結(jié)強度，并在負載下保持一）在一般粉料上施加壓力后具有粘結(jié)強度，并在負載下保持一定形狀。例如，有時可在料倉口附近形成一穩(wěn)定的拱或在倉內(nèi)某定形狀。例如，有時可在料倉口附近形成一穩(wěn)定的拱或在倉內(nèi)某處形成一穩(wěn)定的穴洞；處形成一穩(wěn)定的穴洞；（3）粉料流動時，其剪切應(yīng)力與剪切速率無關(guān)、而與作用在固體）粉料流動時，其剪切應(yīng)力與剪切速率無關(guān)、而與作用在固體中的平均壓力有關(guān)；液體恰恰相反，剪切

34、應(yīng)力與壓實力無關(guān)，而中的平均壓力有關(guān)；液體恰恰相反，剪切應(yīng)力與壓實力無關(guān)，而與剪切速率有關(guān)。與剪切速率有關(guān)。第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 描述粉料的主要指標是休止角。休止角是指未加負荷的粉料描述粉料的主要指標是休止角。休止角是指未加負荷的粉料堆積在水平面上，假設(shè)落在料堆頂上的料流速度是可忽略不計的，堆積在水平面上，假設(shè)落在料堆頂上的料流速度是可忽略不計的，則料堆與水平面的交角稱為休止角則料堆與水平面的交角稱為休止角。第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備物料貯存是耐火材料生產(chǎn)中不可缺少的一環(huán)，例如原料貯料倉，物料貯存是耐火材料生產(chǎn)中不可缺少的一環(huán)，例如原料貯料倉，貯存經(jīng)破粉碎加工后的中間料倉

35、。物料通過輸送設(shè)備進入料倉，貯存經(jīng)破粉碎加工后的中間料倉。物料通過輸送設(shè)備進入料倉，貯存后再卸出，這期間都貫穿著物料流動貯存后再卸出，這期間都貫穿著物料流動-靜止靜止-流動的過程。長流動的過程。長期以來，人們對此認識是膚淺的，以致把料倉僅僅作為貯料的簡期以來，人們對此認識是膚淺的，以致把料倉僅僅作為貯料的簡單容器。單容器。1排出口排出口（1）液體流出時，流量）液體流出時，流量 ，其中，其中D為料罐直徑；為料罐直徑；（2）粉料卸出時，在料倉口上方的粉料顆粒相互擠壓形成拱結(jié)構(gòu)，）粉料卸出時，在料倉口上方的粉料顆粒相互擠壓形成拱結(jié)構(gòu)，由于拱承受著上方的壓力，可以認為流量與層高無關(guān)，見圖由于拱承受著上

36、方的壓力，可以認為流量與層高無關(guān)，見圖2-1。圖 2-1 液體（a）與粉料（b）卸出示意圖第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 染色顆粒所呈現(xiàn)的流出斷面的型式（即流型），為排出口的染色顆粒所呈現(xiàn)的流出斷面的型式（即流型），為排出口的正上方部分先卸出，然后逐漸擴大流動范圍，流動范圍之外的部正上方部分先卸出，然后逐漸擴大流動范圍，流動范圍之外的部分靜止不動。如圖分靜止不動。如圖2-2所示：所示：D為顆粒自由降落區(qū)，為顆粒自由降落區(qū)，C為顆粒垂直為顆粒垂直運動區(qū)，運動區(qū)，B為顆粒擦過為顆粒擦過E區(qū)向出口中心方向緩慢滑動區(qū)；區(qū)向出口中心方向緩慢滑動區(qū)；A為顆粒為顆粒擦過擦過B區(qū)向出口中心方向迅速滑動區(qū)，

37、區(qū)向出口中心方向迅速滑動區(qū)，E為顆粒不流動區(qū)。為顆粒不流動區(qū)。2料倉內(nèi)的流動狀態(tài)：料倉內(nèi)的流動狀態(tài)：顯然，凡處在大于休止角的顆粒顯然，凡處在大于休止角的顆粒均產(chǎn)生流向出口中心的運動均產(chǎn)生流向出口中心的運動C區(qū)的形狀象一個小橢圓體，區(qū)的形狀象一個小橢圓體，B, E區(qū)的交界面也象一個橢圓體。區(qū)的交界面也象一個橢圓體。圖 2-2 出料口料流狀態(tài)第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備Kvapil提出流動橢圓體的概念，圖提出流動橢圓體的概念，圖2-3所示的流動橢圓體所示的流動橢圓體EN和和FG分分別代表上述兩個橢圓體。流動橢圓體別代表上述兩個橢圓體。流動橢圓體EN內(nèi)的顆粒產(chǎn)生兩種運動，內(nèi)的顆粒產(chǎn)生兩種運動，

38、第一位的（垂直）運動和第二位的（滾動）運動。邊界橢圓體第一位的（垂直）運動和第二位的（滾動）運動。邊界橢圓體EG以外的顆粒層的產(chǎn)生運動。另外，以外的顆粒層的產(chǎn)生運動。另外，EN的頂部為流動錐體的頂部為流動錐體E0。圖2-3 流動橢圓體第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備顯然，料倉出口料流如能形成上述橢圓體流型將是所期望的。如顯然，料倉出口料流如能形成上述橢圓體流型將是所期望的。如果倉內(nèi)整個粉體層能夠大致上均勻下降流出，為圖果倉內(nèi)整個粉體層能夠大致上均勻下降流出，為圖2-4(a)所示，這所示，這種流動型式稱為整體流（或質(zhì)量流），其特點是先進先出，即先種流動型式稱為整體流（或質(zhì)量流），其特點是先進先

39、出，即先進倉的物料先流出。反之，如果倉內(nèi)粉層的流動型式呈漏斗形，進倉的物料先流出。反之，如果倉內(nèi)粉層的流動型式呈漏斗形，使料流順序紊亂，甚至有部分粉體滯留不動，造成先加入的物料使料流順序紊亂，甚至有部分粉體滯留不動，造成先加入的物料后流出，這種流動型式稱為漏斗流，如后流出，這種流動型式稱為漏斗流，如2-4(b)所示。漏斗流會引所示。漏斗流會引起偏析，突然涌出，容重變化，因存貯而結(jié)塊等不良后果。對易起偏析，突然涌出，容重變化，因存貯而結(jié)塊等不良后果。對易變質(zhì)粉體來說，后果尤為嚴重。因此，料倉設(shè)計必須滿足整體流變質(zhì)粉體來說，后果尤為嚴重。因此，料倉設(shè)計必須滿足整體流的要求才是理想的。的要求才是理想

40、的。第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備圖 2-4 料倉流動型式 （a）整體流；（b）漏斗流第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 料倉結(jié)拱一般有如下四種類型：料倉結(jié)拱一般有如下四種類型：1)壓縮拱：粉料受料倉壓力而壓縮拱：粉料受料倉壓力而結(jié)拱；結(jié)拱；2)楔性拱：顆粒相互嚙合達到平衡而結(jié)拱，楔性拱：顆粒相互嚙合達到平衡而結(jié)拱，3)粘結(jié)拱：因粘結(jié)拱：因粉料的粘結(jié)或靜電引力而結(jié)拱；粉料的粘結(jié)或靜電引力而結(jié)拱；4)壓力平衡拱：排料口的局部壓壓力平衡拱：排料口的局部壓力與倉內(nèi)壓力平衡而結(jié)拱。力與倉內(nèi)壓力平衡而結(jié)拱。3拱的類型及防拱措施拱的類型及防拱措施 通常有以下三種方法防止結(jié)拱：通常有以下三種方法防止結(jié)拱

41、：1）改善料倉的幾何形狀及尺）改善料倉的幾何形狀及尺寸，排料口大的料倉不易結(jié)拱，寸，排料口大的料倉不易結(jié)拱，2）降低料倉粉料壓力，圓錐部分）降低料倉粉料壓力，圓錐部分非對稱形可破壞力學(xué)平衡，但粒徑太大時，可能引起顆粒偏析，非對稱形可破壞力學(xué)平衡，但粒徑太大時，可能引起顆粒偏析，3）減小料倉壁摩擦阻力。減小料倉壁摩擦阻力。第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備2.2 2.2 坯料的顆粒組成坯料的顆粒組成 坯料的顆粒組成對坯體的致密度有很大影響。在不考慮顆粒本身變形的前提下，坯料的顆粒組成對坯體的致密度有很大影響。在不考慮顆粒本身變形的前提下，從粉料制成坯體的總收縮，等于原始氣孔的體積。只有符合緊密堆

42、積的顆粒組成，從粉料制成坯體的總收縮，等于原始氣孔的體積。只有符合緊密堆積的顆粒組成，才有得到致密坯體的可能。才有得到致密坯體的可能。1尺寸相同的圓球堆積尺寸相同的圓球堆積 對相同尺寸的圓球堆積顆粒間的相互結(jié)合，遵循著內(nèi)能最低的原則；從對相同尺寸的圓球堆積顆粒間的相互結(jié)合，遵循著內(nèi)能最低的原則；從球體堆積角度看來，這便是球體最緊密堆積原理球體堆積角度看來，這便是球體最緊密堆積原理。圖圖 2-5 尺寸相同圓球的五種堆積方式尺寸相同圓球的五種堆積方式（a）立方體配列；（）立方體配列；（b）單一斜列配列；（）單一斜列配列；（c）復(fù)合斜列配列；）復(fù)合斜列配列；（d）角錐狀配列；（）角錐狀配列；（e）四

43、面體配列）四面體配列第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 對不同尺寸和不同物料的單一尺寸的圓球進行試驗，堆積密度結(jié)果基本對不同尺寸和不同物料的單一尺寸的圓球進行試驗，堆積密度結(jié)果基本相同，氣孔率均為相同，氣孔率均為381。對單一尺寸的圓球，其堆積密度、氣孔率與圓球。對單一尺寸的圓球，其堆積密度、氣孔率與圓球尺寸大小，材料性質(zhì)無關(guān)。尺寸大小，材料性質(zhì)無關(guān)。表表2-4 單一顆粒的理論堆積方式與氣孔率的關(guān)系單一顆粒的理論堆積方式與氣孔率的關(guān)系第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 通常向大顆粒的組成中加入一定數(shù)目尺寸較小的顆粒，其填充于大顆粒通常向大顆粒的組成中加入一定數(shù)目尺寸較小的顆粒，其填充于大顆粒的

44、間隙中，則堆積物間空隙可進一步降低。的間隙中，則堆積物間空隙可進一步降低。2尺寸不同的圓球體堆積尺寸不同的圓球體堆積 當三組分球作最緊密堆積時，氣孔率下降顯著，當組分大于當三組分球作最緊密堆積時，氣孔率下降顯著，當組分大于3時，則氣孔時，則氣孔率下降不明顯。率下降不明顯。表2-5 多組分球體堆積特征第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備（1）不連續(xù)顆粒的調(diào)整）不連續(xù)顆粒的調(diào)整： 粗顆粒和細粉混合后，充填容積如圖粗顆粒和細粉混合后，充填容積如圖2-6所示、所示、DE表示固體表示固體的真體積，的真體積，F(xiàn)表示細顆粒的填充容積，若用粗顆粒（氣孔率為零）進行置換，其充填容表示細顆粒的填充容積，若用粗顆粒（

45、氣孔率為零）進行置換，其充填容積沿積沿F-A-D線變化。同樣，將填充容積為線變化。同樣，將填充容積為C的粗顆粒的一部分以細粉替換時，由于在粗的粗顆粒的一部分以細粉替換時，由于在粗顆粒間隙中填入細粉，所以充填容積沿顆粒間隙中填入細粉，所以充填容積沿C-A-O線變化。最后，由充填容積為線變化。最后，由充填容積為F的細粉和的細粉和充填容積為充填容積為C的粗顆粒所構(gòu)成的填充容積是的粗顆粒所構(gòu)成的填充容積是F-A-C，在成分，在成分A時有最大充填容積。當粗顆時有最大充填容積。當粗顆粒和細粉的直徑比為無限大時這種關(guān)系成立。粒和細粉的直徑比為無限大時這種關(guān)系成立。最緊密堆積的顆粒可分為連續(xù)顆粒和不連續(xù)顆粒兩

46、種最緊密堆積的顆粒可分為連續(xù)顆粒和不連續(xù)顆粒兩種：圖圖2-6 兩種顆?；旌衔锾畛淙莘e兩種顆粒混合物填充容積第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備采用粗顆粒、中顆粒和細粉三種粒度的情況，若考慮用粒徑更加細小的細粉混采用粗顆粒、中顆粒和細粉三種粒度的情況，若考慮用粒徑更加細小的細粉混合，所得填充物其氣孔率會更小，但實際隨著組分的增加，由于各級顆粒的直合，所得填充物其氣孔率會更小，但實際隨著組分的增加，由于各級顆粒的直徑比減小，其效果大大減弱，還會給工藝過程與設(shè)備帶來很多困難。超過四組徑比減小，其效果大大減弱，還會給工藝過程與設(shè)備帶來很多困難。超過四組分以上的配料是沒有多大的實際意義。分以上的配料是沒有

47、多大的實際意義。（見圖（見圖2-7實例）實例）圖圖2-7 三種粒度混合物充填容積三種粒度混合物充填容積;粒徑：粗粒徑：粗4.4mm;中中0.7mm;細細0.09mm第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備圖圖2-8給出三組分填充物堆積密度的計算值和實驗值，由圖可見，堆積密度最給出三組分填充物堆積密度的計算值和實驗值，由圖可見，堆積密度最大的組成為：大的組成為：細顆粒：細顆粒：15-30%中顆粒：中顆粒：10-30粗顆粒：粗顆粒：55-65%圖圖 2-8 熟料堆積的氣孔率熟料堆積的氣孔率虛線虛線-計算結(jié)果；實線計算結(jié)果；實線-實驗結(jié)果實驗結(jié)果第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備（）連續(xù)顆粒的調(diào)整）連續(xù)顆

48、粒的調(diào)整： 用間斷（不連續(xù)）顆?？梢缘玫阶畲蟮奶畛涿芏?，但用間斷（不連續(xù)）顆?？梢缘玫阶畲蟮奶畛涿芏?，但是將產(chǎn)重的顆粒偏析，而且從生產(chǎn)實際出發(fā)，通過篩分會淘汰大量不屬于此范是將產(chǎn)重的顆粒偏析，而且從生產(chǎn)實際出發(fā)，通過篩分會淘汰大量不屬于此范圍的顆粒。為此，目前實際生產(chǎn)中，還是選擇級配合理的連續(xù)顆粒，通過調(diào)整圍的顆粒。為此，目前實際生產(chǎn)中，還是選擇級配合理的連續(xù)顆粒，通過調(diào)整各粒級配合的比例量達到盡可能高的填充密度。各粒級配合的比例量達到盡可能高的填充密度。 在連續(xù)顆粒系列中，設(shè)在連續(xù)顆粒系列中，設(shè)D是最大顆粒粒徑，是最大顆粒粒徑，d是任意大小顆粒的粒徑，是任意大小顆粒的粒徑，y是粒徑是粒徑d以

49、下的含有量，若取配合料總量為以下的含有量，若取配合料總量為100，則，則：100()qdyD式中式中q值隨顆粒形狀等因素變化，實際上取值隨顆粒形狀等因素變化，實際上取0.3-0.5時，該顆粒系列構(gòu)成緊堆積。時，該顆粒系列構(gòu)成緊堆積。第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 上述連續(xù)或不連續(xù)兩種顆粒，都是從最緊密填充角度考慮的。根據(jù)耐火制品性質(zhì)上述連續(xù)或不連續(xù)兩種顆粒，都是從最緊密填充角度考慮的。根據(jù)耐火制品性質(zhì)要求，可進行適當調(diào)整。圖要求，可進行適當調(diào)整。圖2-9制品性質(zhì)和顆粒組成的關(guān)系。從中可以看出顆粒調(diào)整的制品性質(zhì)和顆粒組成的關(guān)系。從中可以看出顆粒調(diào)整的重要性。成型壓力對顆粒組成的影響，通常在高

50、壓下適于粗顆粒多細粉少的配合料。圖重要性。成型壓力對顆粒組成的影響，通常在高壓下適于粗顆粒多細粉少的配合料。圖2-10取不連續(xù)顆粒時，將粗顆粒、細粉的填充容積各以取不連續(xù)顆粒時，將粗顆粒、細粉的填充容積各以A1，A2及及B1，B2表示，低壓或表示，低壓或高壓下的最緊密填充配比分別為高壓下的最緊密填充配比分別為m1、m2（粗顆粒和細粉的粒徑比假定無限大）。（粗顆粒和細粉的粒徑比假定無限大）。圖圖2-9 制品的性質(zhì)和顆粒組成的關(guān)系制品的性質(zhì)和顆粒組成的關(guān)系（a）-氣孔率；（氣孔率；（b）-常溫耐壓強度；（常溫耐壓強度；（c）-燒成收縮；（燒成收縮；（d）-透氣率；（透氣率；（e）-耐熱沖耐熱沖擊性

51、擊性圖圖2-10 由成型壓力造由成型壓力造成的顆粒組成變化成的顆粒組成變化第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 從圖從圖2-11可以看出，在一定范圍內(nèi)，試樣顯氣孔率隨細粉的增加而降低?？梢钥闯?，在一定范圍內(nèi)，試樣顯氣孔率隨細粉的增加而降低。當當a=0.31和和a=0.32時，臨界粒度為時，臨界粒度為3和和4mm的物料，從其緊密堆積時的顆粒組的物料，從其緊密堆積時的顆粒組成計算得知，成計算得知，0.06mm的顆粒層占的顆粒層占34和和42。 圖2-11 臨界顆粒尺寸D4mm(a)和D 3mm（b）的物料、n值與顯氣孔率的關(guān)系曲線上的數(shù)字表示n的數(shù)值第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備細粉的含量，在配

52、料中對坯料性能影響很大，直接影響到制品的組織結(jié)構(gòu)，特細粉的含量，在配料中對坯料性能影響很大，直接影響到制品的組織結(jié)構(gòu)，特別是對制品強度的影響，利用圖別是對制品強度的影響，利用圖2-11和和2-12并經(jīng)計算，當臨界粒度并經(jīng)計算，當臨界粒度4mm，a0=0.32, n0=0.69時；臨界粒度時；臨界粒度3mm，a0=0.31和和n0=0.52時，試樣強度最高，時，試樣強度最高，氣孔率最低，從而可得出此情況下合理的顆粒組成。氣孔率最低，從而可得出此情況下合理的顆粒組成。 圖2-12 顆粒尺寸4mm(a)和 3mm（b）的物料、n值與耐壓強度的關(guān)系曲線上的數(shù)字表示n的數(shù)值第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的

53、制備 理想的堆積應(yīng)該是：粗顆粒構(gòu)成框架，中間顆粒填充于大顆粒構(gòu)成的空隙理想的堆積應(yīng)該是：粗顆粒構(gòu)成框架，中間顆粒填充于大顆粒構(gòu)成的空隙間，與大顆粒相切，細粉填充于中間顆粒構(gòu)成的空隙中，間，與大顆粒相切，細粉填充于中間顆粒構(gòu)成的空隙中，但但這樣的理想狀態(tài)在這樣的理想狀態(tài)在實際生產(chǎn)中無法實現(xiàn)，即使再引入更小的顆粒實際生產(chǎn)中無法實現(xiàn)，即使再引入更小的顆粒,難以達到理想情況難以達到理想情況。通過理論計算和實驗仍得出對指導(dǎo)工藝過程有實際意義的結(jié)論：通過理論計算和實驗仍得出對指導(dǎo)工藝過程有實際意義的結(jié)論：1）采用單一的顆粒不能達到緊密堆積；）采用單一的顆粒不能達到緊密堆積；2）采用多組分可達緊密堆積，且組

54、分顆粒尺寸相差越大越好）采用多組分可達緊密堆積，且組分顆粒尺寸相差越大越好，一般相差一般相差4-5 倍以上效果顯著；倍以上效果顯著； 3）較細顆粒的數(shù)量，應(yīng)足夠填充于緊密排列的顆粒構(gòu)成的間隙之中，該數(shù)量）較細顆粒的數(shù)量，應(yīng)足夠填充于緊密排列的顆粒構(gòu)成的間隙之中，該數(shù)量取取 決于顆粒的形狀和填充方式。實際上，當有兩種組分時，粗細顆粒的數(shù)量比決于顆粒的形狀和填充方式。實際上，當有兩種組分時，粗細顆粒的數(shù)量比 為為7:3，當有三種組分時，當有三種組分時7:1:2；4）增加組分的數(shù)目可提高堆積密度，使它接近于最緊密堆積，但當組分大于）增加組分的數(shù)目可提高堆積密度，使它接近于最緊密堆積，但當組分大于3

55、時，實際意義不大（見表時，實際意義不大（見表2-5）。）。5）在可能條件下，應(yīng)適當增大臨界顆粒尺寸，以使各組分顆粒尺寸相差大些。）在可能條件下，應(yīng)適當增大臨界顆粒尺寸，以使各組分顆粒尺寸相差大些。第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 細顆粒：從細顆粒：從0到到0.2mm（或（或0.1mm）；）；粗顆粒：從粗顆粒：從0.5mm到到3-4mm。中顆粒：從中顆粒：從0.2（或（或0.1）mm到到0.5mm； 在耐火材料生產(chǎn)中，通常多采取三種組分顆粒配合，即粗顆粒、中顆粒和在耐火材料生產(chǎn)中，通常多采取三種組分顆粒配合，即粗顆粒、中顆粒和細顆粒，但的粒徑范圍尚無統(tǒng)一的標準，實際上它受原料的加熱性質(zhì)和其它條

56、細顆粒，但的粒徑范圍尚無統(tǒng)一的標準，實際上它受原料的加熱性質(zhì)和其它條件的形響，難于固定不變。件的形響，難于固定不變。如下的粒徑范圍可作為參考如下的粒徑范圍可作為參考：第二節(jié)第二節(jié) 耐火材料的高溫使用性質(zhì)耐火材料的高溫使用性質(zhì)1配料的組成配料的組成2.3 2.3 配料配料 配料組成包括按規(guī)定比例配合的各種原料和同一原料的各不同顆粒組成配料組成包括按規(guī)定比例配合的各種原料和同一原料的各不同顆粒組成的粉料。的粉料。（1）考慮考慮化學(xué)組成方面，配料的化學(xué)組成必須滿足制品的要求，并且化學(xué)組成方面，配料的化學(xué)組成必須滿足制品的要求，并且高于高于制制品品 的指標要求。的指標要求。原因是原因是考慮原料、制品化

57、學(xué)組成可能有波動，分析試樣時可考慮原料、制品化學(xué)組成可能有波動，分析試樣時可 能存在誤差。在化學(xué)組成中有包括對主成分的含量，易熔雜質(zhì)總量和有害能存在誤差。在化學(xué)組成中有包括對主成分的含量，易熔雜質(zhì)總量和有害 雜質(zhì)的許可的最雜質(zhì)的許可的最高高規(guī)定。規(guī)定。（2）實際實際生產(chǎn)中一般采用半干壓制法，要求的坯料有足夠的結(jié)合性，因此在生產(chǎn)中一般采用半干壓制法，要求的坯料有足夠的結(jié)合性，因此在配配 料中應(yīng)含有結(jié)合成分。料中應(yīng)含有結(jié)合成分。（3）原料中含有水分和灼減成分時，使得原料、配料和制品的化學(xué)組成之間）原料中含有水分和灼減成分時，使得原料、配料和制品的化學(xué)組成之間出出 現(xiàn)換算關(guān)系?，F(xiàn)換算關(guān)系。第二節(jié)第二

58、節(jié) 坯料的制備坯料的制備 通常采用兩種方法通常采用兩種方法:容積配料法和重量配料法。容積配料法和重量配料法。 1) 重量配料法應(yīng)用較普遍，一般采用的重量配料稱量設(shè)備有手動稱量秤、重量配料法應(yīng)用較普遍，一般采用的重量配料稱量設(shè)備有手動稱量秤、自動稱量秤、稱量車等。重量配料設(shè)備的結(jié)構(gòu)雖較容積配料設(shè)備復(fù)雜，但配料自動稱量秤、稱量車等。重量配料設(shè)備的結(jié)構(gòu)雖較容積配料設(shè)備復(fù)雜，但配料準確度高，配料誤差一般不超過準確度高，配料誤差一般不超過2。在實際生產(chǎn)中采用重量配料法時，應(yīng)注。在實際生產(chǎn)中采用重量配料法時，應(yīng)注意原料含水量波動帶來的影響。意原料含水量波動帶來的影響。 2)容積配料法是按體積比來配料的，各

59、種給料機幾乎都能適應(yīng)作為容積配容積配料法是按體積比來配料的，各種給料機幾乎都能適應(yīng)作為容積配料的設(shè)備，容積配料設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)節(jié)，可連續(xù)配料，有的密封性好，料的設(shè)備，容積配料設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)節(jié)，可連續(xù)配料，有的密封性好，有利于防塵措施的實施，但配料的精確度較差一些。有利于防塵措施的實施，但配料的精確度較差一些。 配料的準確性（或配料中成分許可的誤差）取決于原料的配合比例、原料配料的準確性（或配料中成分許可的誤差）取決于原料的配合比例、原料的組成和在具體場合中的檢驗方法。的組成和在具體場合中的檢驗方法。2配料方法配料方法 第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備 使兩種以上不均勻物料的成分和顆

60、粒均勻化，促進顆粒接觸和塑化的操使兩種以上不均勻物料的成分和顆粒均勻化，促進顆粒接觸和塑化的操作過程稱混練。作過程稱混練。2.4 2.4 混練混練（混合）（混合）混練質(zhì)量好時的坯料應(yīng)該是：混練質(zhì)量好時的坯料應(yīng)該是：1）各個成分應(yīng)該是均勻分布的（包括不同原料的顆粒，）各個成分應(yīng)該是均勻分布的（包括不同原料的顆粒， 同一原料的不同大小的顆粒和水分）；同一原料的不同大小的顆粒和水分）；2）坯料的結(jié)合性應(yīng)得到充分的發(fā)揮；）坯料的結(jié)合性應(yīng)得到充分的發(fā)揮；3）空氣充分排除；）空氣充分排除；4）再粉碎程度小。）再粉碎程度小。第二節(jié)第二節(jié) 坯料的制備坯料的制備四種四種作用作用力力分別為分別為：a液體架橋和毛細