耐火材料生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備課件

§3-1硅酸鋁質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的理化基礎(chǔ)硅酸鋁質(zhì)耐火材料以SiO2和Al2O3為基本化學(xué)組成，雜質(zhì)成分通常是TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、RO2等。因此，Al2O3—SiO2系相圖是這類耐火材料的理化基礎(chǔ)。1585第三章硅酸鋁質(zhì)耐火材料§3-1硅酸鋁質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的理化基礎(chǔ)硅酸鋁質(zhì)耐火材料以S1（1）固溶體二元化合物莫來(lái)石的組成不是固定的，其Al2O3含量波動(dòng)于72~78%，相當(dāng)于A3S2~A2S之間的化學(xué)組成。但習(xí)慣上以A3S2表示。（2）莫來(lái)石的理論熔點(diǎn)為1910℃，比重3.08~3.11，晶體常呈針狀、短柱狀生長(zhǎng)，耐酸堿侵蝕。當(dāng)Al2O3含量大于78%時(shí)，成為具有剛玉的莫來(lái)石固溶體。§3-1硅酸鋁質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的理化基礎(chǔ)1585E1E2第三章硅酸鋁質(zhì)耐火材料（3）當(dāng)Al2O3含量小于72%時(shí)，系統(tǒng)的低共熔點(diǎn)E1溫度為1585℃左右，而該點(diǎn)組成為SiO2:94.5%，Al2O3:5.5%。說(shuō)明在硅磚生產(chǎn)時(shí)，要注意嚴(yán)格控制雜質(zhì)Al2O3的含量。（1）固溶體二元化合物莫來(lái)石的組成不是固定的，其Al2O3含2第三章硅酸鋁質(zhì)耐火材料§3-1硅酸鋁質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的理化基礎(chǔ)（4）在Al2O3含量波動(dòng)于15~72%區(qū)間，液相線變化較平坦，說(shuō)明系統(tǒng)中的液相量隨溫度升高增加迅速。這一特征決定了粘土磚和二、三等高鋁磚的荷軟溫度都不會(huì)太高。（5）當(dāng)Al2O3含量大于78%時(shí)，A3S2-Al2O3系統(tǒng)的低共熔點(diǎn)E2溫度為1850℃左右，說(shuō)明I等高鋁磚和剛玉磚的液相生成溫度高得多，具有比粘土磚和I、II等高鋁磚好得多的耐火性能。例如剛玉磚的荷軟溫度大于1700℃。1585E1E2粘土磚：1300~1400℃I、II等高鋁磚：1420~1500℃第三章硅酸鋁質(zhì)耐火材料§3-1硅酸鋁質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的理化3§3-1硅酸鋁質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的理化基礎(chǔ)（6）實(shí)際生產(chǎn)配料中，不可能只是Al2O3、SiO2兩種化學(xué)成分，因此，其它成分對(duì)Al2O3-SiO2系統(tǒng)耐火性能的影響，當(dāng)是必須考慮的要素。這些成分主要是：CaO、MgO、TiO2、Fe2O3、R2O等，它們的加入對(duì)鋁硅系統(tǒng)的液相形成溫度都有較大影響，尤其是R2O?！?-1硅酸鋁質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的理化基礎(chǔ)（6）實(shí)際生產(chǎn)配料中4§3-1硅酸鋁質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的理化基礎(chǔ)★第三組分對(duì)鋁硅系統(tǒng)的液相形成溫度的影響，其中影響最大的是堿金屬氧化物R2O?！粲纱丝梢?jiàn)，R2O危害最大，即使含量很低（＜1%），就能使制品在1000℃左右生成液相。使用過(guò)程中，堿性熔渣或氣體均對(duì)硅酸鋁質(zhì)的制品有嚴(yán)重侵蝕作用。◆對(duì)于鋁硅系耐火材料，其高溫性能隨其中的Al2O3含量增加而提高；隨R2O、Fe2O3、CaO、MgO等溶劑成分含量增多而降低?！?-1硅酸鋁質(zhì)耐火材料生產(chǎn)的理化基礎(chǔ)★第三組分對(duì)鋁硅系5第三章硅酸鋁質(zhì)耐火材料§3-2粘土質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)一、概念、分類1.粘土質(zhì)耐火材料是采用天然耐火粘土為原料，將大部分耐火粘土預(yù)先煅燒為熟料，然后與另一部分生粘土配合制成的Al2O3含量為30~48%的耐火材料。2.粘土質(zhì)耐火材料從生產(chǎn)工藝上大致可分為兩類：少熟料粘土磚：熟料配比較小，結(jié)合（生）粘土配比較大（約25~50%）多熟料粘土磚：熟料配比較大，結(jié)合（生）粘土配比較?。s10~20%）●性能要求較高的制品一般采用多熟料配方，如高爐磚、盛鋼桶磚等制品的生產(chǎn)。多熟料配比容易獲得較理想的內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)和準(zhǔn)確的外形尺寸。而對(duì)一些性能要求較低、成型較困難的制品，則通常采用少熟料多生料配比。第三章硅酸鋁質(zhì)耐火材料§3-2粘土質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)一、概61.少熟料粘土磚生產(chǎn)工藝特點(diǎn)：1.廢磚被少量配入。2.生粘土單獨(dú)細(xì)粉碎后配入。熟料及廢磚粗碎中碎篩分料倉(cāng)筒磨機(jī)細(xì)粉碎篩下料篩上料結(jié)合粘土干燥粉碎配料倉(cāng)配料混練困料成型干燥燒成檢驗(yàn)包裝水、結(jié)合劑（骨料）細(xì)粉二、生產(chǎn)工藝1.少熟料粘土磚生產(chǎn)工藝特點(diǎn)：熟料及廢磚粗碎72.多熟料粘土磚生產(chǎn)工藝特點(diǎn)：1.廢磚不配入。2.生粘土的兩種用法：一是與熟料共同細(xì)磨，以保證其在細(xì)粉中分布均勻，充分發(fā)揮結(jié)合劑作用。二是除與熟料共同細(xì)磨外，還用部分生粘土調(diào)制成泥漿形式，在混練時(shí)加入。篩下料（骨料）熟料粗碎中碎篩分料倉(cāng)筒磨機(jī)細(xì)粉碎結(jié)合粘土干燥粉碎篩分配料混練困料成型干燥燒成檢驗(yàn)包裝紙漿廢液配料倉(cāng)調(diào)制泥漿2.多熟料粘土磚生產(chǎn)工藝特點(diǎn)：篩下料（骨料）熟8第三章硅酸鋁質(zhì)耐火材料§3-2粘土質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)三、提高粘土磚高溫性能的措施粘土磚的耐火度波動(dòng)于1580~1770℃，熱震穩(wěn)定性較好，但荷重軟化溫度較低，原因是不具網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)，玻璃相含量較多。1.降低粘土原料的雜質(zhì)（尤其是堿金屬氧化物）含量。2.適當(dāng)提高燒成溫度，使制品具有致密結(jié)構(gòu)。3.采用高鋁基質(zhì)（Al2O3/SiO2≈2.55）組成特征的配料。4.采用多熟料配料及混合細(xì)磨措施。第三章硅酸鋁質(zhì)耐火材料§3-2粘土質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)三、提高9§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)高鋁質(zhì)制品系指Al2O3含量在48%以上的耐火材料，其分類有兩種情況：（一）按制品的Al2O3含量分I等高鋁磚：＞75%

II等高鋁磚：65~75III等高鋁磚：48~65Al2O3含量（二）按制品的礦物組成分●低莫來(lái)石質(zhì)高鋁制品●莫來(lái)石質(zhì)高鋁制品●莫來(lái)石—?jiǎng)傆褓|(zhì)制品●剛玉—莫來(lái)石質(zhì)制品●剛玉質(zhì)高鋁制品Al2O3含量漸增第三章硅酸鋁質(zhì)耐火材料§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)高鋁質(zhì)制品系指Al2O310§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)一、高鋁礬土原料1.化學(xué)礦物組成（1）化學(xué)組成主要化學(xué)組成：Al2O3、SiO2。其中Al2O3波動(dòng)于45~80%。主要雜質(zhì)組成：Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O?？偤繛?.5~6.0%。關(guān)于耐火材料生產(chǎn)用鋁土原料（生料）分類的技術(shù)條件（YB327—1963）：§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)一、高鋁礬土原料1.化學(xué)11§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)一、高鋁礬土原料新的分類方法稍有不同：1.化學(xué)組成◆試驗(yàn)證明：特級(jí)、I級(jí)及III級(jí)礬土比較容易燒結(jié)，而II級(jí)礬土（尤其是II等乙級(jí)礬土）難以燒結(jié)?！?-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)一、高鋁礬土原料新的分類方12§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)★我國(guó)所產(chǎn)鋁礬土基本上是水鋁石—高嶺石型的，且大多是一水硬鋁石—高嶺石型的，也有少部分地區(qū)出產(chǎn)的鋁礬土屬于一水軟鋁石—高嶺石型的。常見(jiàn)雜質(zhì)礦物：鐵質(zhì)礦物、金紅石、三水鋁石（γ-Al2O3·3H2O），以及滑石、白云石、葉臘石、絹云母、長(zhǎng)石等。主要礦物組成：水鋁石高嶺石（Al2O3·2SiO2·2H2O）一水硬鋁石（α-Al2O3·H2O）一水軟鋁石（γ-Al2O3·H2O）無(wú)疑，礬土礦中的水鋁石含量越高，則其等級(jí)越高，耐火度越高。一、高鋁礬土原料2.礦物組成§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)★我國(guó)所產(chǎn)鋁礬土基本上是13§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)一、高鋁礬土原料3.高鋁礬土在加熱過(guò)程中的化學(xué)變化◆高鋁礬土在加熱過(guò)程中的化學(xué)變化是其中各種礦物加熱變化的綜合反映。其燒結(jié)過(guò)程大致可分為三個(gè)階段：（1）分解階段（400~1200℃左右）此階段的主要化學(xué)反應(yīng)是：α-Al2O3·H2Oα-Al2O3+H2O400~600℃（剛玉假相）α-Al2O3（剛玉）＞1100℃◆水鋁石分解后形成的剛玉假相仍保持水鋁石之外形，在溫度高于1100℃之后，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯傆瘛＆=－27.24%§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)一、高鋁礬土原料3.高鋁14§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)一、高鋁礬土原料（1）分解階段（400~1200℃左右）Al2O3·2SiO2·2H2OAl2O3·2SiO2+2H2O450~550℃（偏高嶺石）ΔV=－17.2%SiO2（方石英）3(Al2O3·2SiO2)3Al2O3·2SiO2+4SiO2＞950℃（一次莫來(lái)石）（無(wú)定形）3.高鋁礬土在加熱過(guò)程中的化學(xué)變化§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)一、高鋁礬土原料（1）分解15一、高鋁礬土原料（2）二次莫來(lái)石化階段（1200~1500℃左右）Al2O3·2SiO2·2H2OAl2O3·2SiO2+2H2O450~550℃（偏高嶺石）3(Al2O3·2SiO2)3Al2O3·2SiO2+4SiO2＞950℃（一次莫來(lái)石）（無(wú)定形）★“二次莫來(lái)石化過(guò)程”系指由高嶺石莫來(lái)石化后析出的SiO2，與水鋁石分解后形成的α-Al2O3反應(yīng)形成莫來(lái)石相的過(guò)程。即：α-Al2O3·H2Oα-Al2O3+H2O400~600℃（剛玉假相）α-Al2O3（剛玉）＞1100℃+3Al2O3·2SiO2（二次莫來(lái)石）ΔV≈+10%3.高鋁礬土在加熱過(guò)程中的化學(xué)變化一、高鋁礬土原料（2）二次莫來(lái)石化階段（1200~1500℃16一、高鋁礬土原料（2）二次莫來(lái)石化階段（1200~1500℃左右）◆二次莫來(lái)石化的完成溫度因鋁礬土中的Al2O3/SiO2比值不同而不同。如I級(jí)礬土的二次莫來(lái)石化過(guò)程結(jié)束于1400℃左右，而II級(jí)礬土的二次莫來(lái)石化過(guò)程要到1500℃左右才能結(jié)束?！粼诙文獊?lái)石化過(guò)程的同時(shí)，礬土中的雜質(zhì)與SiO2、Al2O3反應(yīng)形成液相，部分TiO2、Fe2O3固溶入莫來(lái)石和剛玉晶體。液相的存在既有助于二次莫來(lái)石化的進(jìn)行，也為重結(jié)晶提供了條件。（3）重結(jié)晶階段（始于二次莫來(lái)石化趨于完成時(shí)，止于燒結(jié)結(jié)束）該階段的物理變化表現(xiàn)為：莫來(lái)石和剛玉晶體發(fā)育長(zhǎng)大；氣孔縮小、逐漸消失；料塊逐漸致密并燒結(jié)，吸水率迅速降低。3.高鋁礬土在加熱過(guò)程中的化學(xué)變化一、高鋁礬土原料（2）二次莫來(lái)石化階段（1200~1500℃17§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)一、高鋁礬土原料4.影響高鋁礬土燒結(jié)的因素（重點(diǎn)?。?）二次莫來(lái)石化過(guò)程◆二次莫來(lái)石化過(guò)程對(duì)鋁礬土的燒結(jié)影響很大。實(shí)驗(yàn)表明，II級(jí)礬土煅燒時(shí)最難燒結(jié)，其燒結(jié)溫度與特級(jí)礬土相當(dāng)（1600~1700℃）。其原因在于：★礬土的燒結(jié)，既意味著其中二次莫來(lái)石化過(guò)程的完善，亦意味著重結(jié)晶過(guò)程進(jìn)行了適當(dāng)?shù)某潭取Ｒ虼?，影響鋁礬土燒結(jié)的因素主要是二次莫來(lái)石化過(guò)程和液相的數(shù)量及組成。a).II級(jí)礬土中的Al2O3含量恰好處于莫來(lái)石的理論組成附近（65~75%），鋁硅比Al2O3/SiO2≈2.55，因此燒結(jié)過(guò)程中生成的莫來(lái)石量最大，二次莫來(lái)石化過(guò)程最長(zhǎng)，產(chǎn)生的體積膨脹最大，使得燒結(jié)困難?！?-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)一、高鋁礬土原料4.影響18一、高鋁礬土原料4.影響高鋁礬土燒結(jié)的因素（1）二次莫來(lái)石化過(guò)程b).在II級(jí)礬土礦物組成中，高嶺石和水鋁石接近于各占約50%（51.5/48.5），其組織結(jié)構(gòu)最不均勻，含有許多結(jié)構(gòu)致密、大小不等且分布不均的球狀或橢球狀體，這使得II級(jí)礬土的二次莫來(lái)石化過(guò)程結(jié)束的溫度最高?！锟傊?，促進(jìn)礬土的二次莫來(lái)石化是保證其充分燒結(jié)的重要前提，而礬土的燒結(jié)則始于其二次莫來(lái)石化過(guò)程結(jié)束的溫度。因此，礬土的煅燒溫度一般控制為超過(guò)其二次莫來(lái)石化完成溫度大約100~200℃.特級(jí)礬土：1600~1700℃I級(jí)礬土：1500~1600℃II級(jí)礬土：1600~1700℃III級(jí)礬土：1500~1550℃各級(jí)礬土原料的實(shí)際煅燒溫度一、高鋁礬土原料4.影響高鋁礬土燒結(jié)的因素（1）二次莫來(lái)石19§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)一、高鋁礬土原料4.影響高鋁礬土燒結(jié)的因素（2）液相的數(shù)量與組成情況●液相的存在既有助于二次莫來(lái)石化的進(jìn)行，也會(huì)促進(jìn)重結(jié)晶過(guò)程。●在高溫作用下，液相將晶粒拉緊在一起并填充晶粒間的空隙，降低料塊中的氣孔率，促進(jìn)燒結(jié)過(guò)程的完成。●K2O、Na2O含量增多時(shí)，將增加液相量、降低其粘度，結(jié)果將明顯降低礬土的燒結(jié)溫度，使燒結(jié)范圍變窄?！飳?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在礬土煅燒時(shí)，雜質(zhì)中的K2O、Na2O全部進(jìn)入玻璃相。CaO、MgO大部分進(jìn)入玻璃相。而Fe2O3、TiO2在特級(jí)和I級(jí)礬土中，由于含量高，進(jìn)入玻璃相較多；但在II級(jí)礬土中，進(jìn)入結(jié)晶相形成固溶體較多?！?-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)一、高鋁礬土原料4.影響20§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)二、礬土基高鋁磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)礬土基高鋁磚的生產(chǎn)工藝和前述的多熟料粘土磚生產(chǎn)工藝相似：熟料粗碎中碎篩分料倉(cāng)細(xì)碎結(jié)合粘土干燥粉碎篩分配料混練困料成型干燥燒成檢驗(yàn)包裝紙漿廢液配料倉(cāng)骨料§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)二、礬土基高鋁磚的生產(chǎn)工藝21§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)二、礬土基高鋁磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)1.對(duì)礬土熟料進(jìn)行揀選分級(jí)，合理使用。即：根據(jù)不同等級(jí)制品的質(zhì)量要求，采用相應(yīng)等級(jí)的礬土熟料來(lái)生產(chǎn)?！窈饬康\土熟料質(zhì)量的指標(biāo)有：①化學(xué)組成（Al2O3、SiO2、Fe2O3+TiO2、K2O+Na2O等含量）；②燒結(jié)程度（吸水率、體積密度等）。如體積密度要求通常為：特級(jí)品≥3.00，I級(jí)品≥2.80，II級(jí)品≥2.55，III級(jí)品≥2.45。2.配料。

①結(jié)合劑的選用與用量◆結(jié)合劑選用：生粘土+紙漿廢液◆生粘土用量：特等及I、II等高鋁磚不宜太多，一般為5%~10%。III等高鋁磚用量較多，一般達(dá)15~20%。主要考慮生粘土和熟料反應(yīng)生成二次莫來(lái)石、產(chǎn)生體積效應(yīng)，以及粘土原料帶入低熔點(diǎn)雜質(zhì)的問(wèn)題?！?-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)二、礬土基高鋁磚的生產(chǎn)工藝22§3-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)二、礬土基高鋁磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)2.配料。

②不同質(zhì)量等級(jí)的熟料適當(dāng)配合使用，有利于改善其基質(zhì)組成。且這樣混合配料時(shí)應(yīng)以鄰級(jí)原料混配為宜，Al2O3含量高的熟料以細(xì)粉加入為宜。3.顆粒級(jí)配。一般也采用“粗、中、細(xì)”三級(jí)配合，并遵循“兩頭大、中間小”的原則，以求獲得最大的生坯密度。●另外一項(xiàng)重要措施就是將熟料與生粘土共同細(xì)磨，這樣有利于控制二次莫來(lái)石化反應(yīng)在基質(zhì)中進(jìn)行，減少顆粒表面的二次莫來(lái)石化反應(yīng)。并且使共磨粉中的Al2O3/SiO2稍大于2.55?！?-3礬土基高鋁質(zhì)耐火磚的生產(chǎn)二、礬土基高鋁磚的生產(chǎn)工藝23二、礬土基高鋁磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)4.燒成溫度。嚴(yán)格控制燒成溫度和二次莫來(lái)石化反應(yīng)。一般不希望燒成過(guò)程中有二次莫來(lái)石產(chǎn)生，但這是不可能的——結(jié)合黏土加入量越多，二次莫來(lái)石化效應(yīng)越大?！袼淼栏G燒成時(shí)，特、I、II等高鋁磚的燒成溫度一般在1550~1580℃之間，III等高鋁磚的燒成溫度一般在1430~1460℃之間。燒成氣氛為氧化氣氛。三、高鋁制品的性質(zhì)及應(yīng)用1.高鋁制品屬于中性耐火材料；耐火度較高（＞1770℃）；荷重軟化溫度＞1550℃；但抗熱震穩(wěn)定性較差，不如粘土磚。2.高鋁制品的綜合性能優(yōu)于粘土磚，在冶金、建材、石化、電力等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。如用來(lái)砌筑冶金高爐、熱風(fēng)爐、電爐頂、水泥窯燒成帶、隧道窯高溫帶等。二、礬土基高鋁磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)4.燒成溫度?！袼淼栏G燒成24§3-4硅線石族高鋁質(zhì)耐火材料一、原料概況概念：系指采用硅線石族原料生產(chǎn)的高鋁質(zhì)耐火材料。1.硅線石族原料有三種：藍(lán)晶石、硅線石、紅柱石，俗稱“三石”。它們化學(xué)組成相同(Al2O3·SiO2，Al2O3：62.92%；SiO2：37.08%)，但結(jié)構(gòu)不同。藍(lán)晶石屬三斜晶系，后兩者屬斜方晶系。2.“三石”加熱到1300℃以后，均不可逆地轉(zhuǎn)化為莫來(lái)石：3(Al2O3·SiO2)3Al2O3·2SiO2+SiO2（一次莫來(lái)石）（無(wú)定形）◆“三石”的莫來(lái)石化過(guò)程同樣伴隨有一定的體積膨脹，因此，“三石”原料在某些收縮較大的材料生產(chǎn)中，有時(shí)用作膨脹劑。它們的部分物理性質(zhì)及高溫轉(zhuǎn)化性能如下表所示?！?-4硅線石族高鋁質(zhì)耐火材料一、原料概況概念：系指采用硅25§3-4硅線石族高鋁質(zhì)耐火材料一、原料概況“三石”礦物的部分物理性質(zhì)及加熱變化情況§3-4硅線石族高鋁質(zhì)耐火材料一、原料概況“三石”礦物的部26§3-4硅線石族高鋁質(zhì)耐火材料二、硅線石族高鋁制品的生產(chǎn)工藝1.硅線石族高鋁制品的生產(chǎn)工藝過(guò)程與礬土基高鋁制品的相同。2.幾點(diǎn)說(shuō)明：（1）紅柱石基高鋁磚可采用部分生料配料，因?yàn)槠淠獊?lái)石化的體積效應(yīng)最小。（2）用硅線石生料生產(chǎn)高鋁磚時(shí)，應(yīng)在較高溫度下燒成，因?yàn)楣杈€石的莫來(lái)石化反應(yīng)開(kāi)始溫度較高（＞1500℃）。（3）硅線石族原料生產(chǎn)高鋁磚時(shí)，不宜采用生粘土，可在基質(zhì)中適當(dāng)加入工業(yè)氧化鋁，以提高制品中的莫來(lái)石含量。§3-4硅線石族高鋁質(zhì)耐火材料二、硅線石族高鋁制品的生產(chǎn)工27§3-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料一、燒結(jié)莫來(lái)石制品緒言1.概念莫來(lái)石質(zhì)耐火材料系指以合成莫來(lái)石為主要原料制成的、以莫來(lái)石為主晶相的耐火材料。2.分類燒結(jié)莫來(lái)石制品：以合成莫來(lái)石為骨料、以莫來(lái)石細(xì)粉（或白剛玉細(xì)粉、石英細(xì)粉）及高純度粘土等為基質(zhì)，經(jīng)高溫?zé)傻玫降哪獊?lái)石質(zhì)制品。熔鑄莫來(lái)石制品：以高鋁礬土或工業(yè)氧化鋁、粘土或石英進(jìn)行配料，經(jīng)熔融、澆鑄、退火處理而成的莫來(lái)石質(zhì)制品。（一）原料——合成莫來(lái)石燒結(jié)莫來(lái)石電熔莫來(lái)石§3-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料一、燒結(jié)莫來(lái)石制品緒言1.概念莫28§3-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料一、燒結(jié)莫來(lái)石制品（一）原料——合成莫來(lái)石燒結(jié)莫來(lái)石電熔莫來(lái)石合成莫來(lái)石的生產(chǎn)工藝過(guò)程為：高溫熔融原料配料細(xì)磨/混合壓塊或成球高溫煅燒冷卻破粉碎篩分備用§3-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料一、燒結(jié)莫來(lái)石制品（一）原料——合29一、燒結(jié)莫來(lái)石制品（一）原料——合成莫來(lái)石1.燒結(jié)法合成莫來(lái)石A.配料類型a).天然高鋁礬土+高嶺土b).工業(yè)氧化鋁+粘土c).工業(yè)氧化鋁+硅石d).工業(yè)氧化鋁+高鋁礬土（或“三石”精礦）e).剛玉+硅石●我國(guó)生產(chǎn)配方以a)、b)兩種為主。注意使Al2O3的配比量稍高于莫來(lái)石的理論鋁含量，以減少剛玉相含量。B.合成工藝路線類型§3-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料一、燒結(jié)莫來(lái)石制品（一）原料——合成莫來(lái)石1.燒結(jié)法合成莫30一、燒結(jié)莫來(lái)石制品1.燒結(jié)法合成莫來(lái)石B.合成工藝路線類型a).配合料→干混、細(xì)磨→成球→回轉(zhuǎn)窯煅燒b).配合料→濕磨→壓濾→塊體料→回轉(zhuǎn)窯煅燒c).配合料→干混、細(xì)磨→加水練泥→壓成料塊→隧道窯煅燒C.質(zhì)量影響因素b).配合料的細(xì)度：主要影響合成莫來(lái)石的燒結(jié)溫度。燒結(jié)法合成莫來(lái)石主要依靠Al2O3與SiO2間的固相反應(yīng)來(lái)完成，提高原料的細(xì)度，無(wú)疑將加速莫來(lái)石的合成速率，以及合成莫來(lái)石的燒結(jié)程度。a).煅燒溫度：采用純凈的Al2O3與SiO2原料合成莫來(lái)石時(shí)，一般在1200℃左右即開(kāi)始形成，到1650℃時(shí)反應(yīng)完成，但此時(shí)莫來(lái)石晶體發(fā)育不完善，到1700℃以后才能發(fā)育好。故這種情況下，合成莫來(lái)石的煅燒溫度應(yīng)≥1700℃。當(dāng)采用天然原料配料時(shí)，煅燒溫度可稍低些?！?-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料一、燒結(jié)莫來(lái)石制品1.燒結(jié)法合成莫來(lái)石B.合成工藝路線類31一、燒結(jié)莫來(lái)石制品1.燒結(jié)法合成莫來(lái)石C.質(zhì)量影響因素c).原料的純度：少量雜質(zhì)的存在即可降低合成料中莫來(lái)石的含量。實(shí)驗(yàn)證明，危害最大的是R2O，它們?cè)诟邷叵驴纱偈鼓獊?lái)石分解，融入玻璃相。Fe2O3能延緩莫來(lái)石化反應(yīng)的進(jìn)程。TiO2少量存在時(shí)促進(jìn)莫來(lái)石化反應(yīng)和莫來(lái)石晶體生長(zhǎng)——部分Ti4+進(jìn)入A3S2晶格，形成有限固溶體；但大量存在的TiO2會(huì)起助熔作用。2.電熔法合成莫來(lái)石以工業(yè)氧化鋁（或優(yōu)質(zhì)礬土熟料）、高純硅石為原料，經(jīng)配料、混合均勻后，投入電弧爐中熔融，再冷卻成莫來(lái)石熔塊，然后將莫來(lái)石熔塊粉碎、酸洗凈化制成不同粒度的原料使用?！艨刂频墓に噮?shù)主要是：熔融溫度和時(shí)間、冷卻速度等?！?-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料一、燒結(jié)莫來(lái)石制品1.燒結(jié)法合成莫來(lái)石C.質(zhì)量影響因素c32一、燒結(jié)莫來(lái)石制品（二）燒結(jié)莫來(lái)石制品的生產(chǎn)工藝●無(wú)論采用燒結(jié)莫來(lái)石作原料，還是采用電熔莫來(lái)石作原料，燒結(jié)莫來(lái)石耐火材料的生產(chǎn)工藝過(guò)程都與高鋁制品的生產(chǎn)工藝相似。●需要注意的工藝要點(diǎn)是：準(zhǔn)確配料（顆粒級(jí)配、骨料與細(xì)粉之比例）、混合均勻、高壓成型、充分燒結(jié)?！駸蓽囟龋翰捎脽Y(jié)莫來(lái)石作骨料時(shí)1550~1600℃；采用電熔莫來(lái)石為骨料時(shí)＞1700℃。二、熔鑄莫來(lái)石制品1.熔鑄莫來(lái)石制品的生產(chǎn)工藝過(guò)程§3-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料一、燒結(jié)莫來(lái)石制品（二）燒結(jié)莫來(lái)石制品的生產(chǎn)工藝●無(wú)論采用33二、熔鑄莫來(lái)石制品1.熔鑄莫來(lái)石制品的生產(chǎn)工藝過(guò)程原料配料混合熔融澆注成型冷卻析晶退火冷加工檢驗(yàn)包裝（1）原料。用以生產(chǎn)熔鑄莫來(lái)石制品的原料主要是礬土熟料或工業(yè)氧化鋁、粘土或硅石。（2）配料組成。正確選擇配料組成是制取莫來(lái)石含量高、剛玉和玻璃相含量低的熔鑄莫來(lái)石耐火材料的首要工藝條件。§3-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料二、熔鑄莫來(lái)石制品1.熔鑄莫來(lái)石制品的生產(chǎn)工藝過(guò)程原料34二、熔鑄莫來(lái)石制品1.熔鑄莫來(lái)石制品的生產(chǎn)工藝過(guò)程（2）配料組成?！裟獊?lái)石固溶體的組成介于A3S2~A2S之間，鋁硅比(Al2O3/SiO2)介于2.55~3.39（Al2O3:≈72%~78%）之間。另外，實(shí)踐證明，接近于A3S2—Al2O3系統(tǒng)低共熔點(diǎn)組成（Al2O3:≈79%）的物系，熔融后的熔液具有較好的流動(dòng)性，能夠在其冷卻析晶時(shí)容易生成均勻細(xì)小的晶粒?！粢虼?，從理論上講，配料組成宜采用偏高的鋁硅比（2.8~2.9）。但是，另一方面，由于高溫下物料中的SiO2會(huì)損失一部分，使Al2O3含量相對(duì)增多，這樣就有可能使鋁硅比超過(guò)3.0。因此，實(shí)際生產(chǎn)中，鋁硅比一般控制的偏低些，通常在2.50左右?！?-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料二、熔鑄莫來(lái)石制品1.熔鑄莫來(lái)石制品的生產(chǎn)工藝過(guò)程（2）配35二、熔鑄莫來(lái)石制品（2）配料組成?！舾邷叵轮率筍iO2損失的兩個(gè)原因：i)高溫下部分SiO2揮發(fā)。ii)部分SiO2被還原劑C還原，進(jìn)而與金屬鐵化合生成硅鐵（FeSi），從熔液中分離出來(lái)：2SiO2+Fe2O3+7C2FeSi+7CO（3）熔融。電弧爐、間歇式作業(yè)；低電壓（150~190V）大電流（1600~1900A）作業(yè)制度。熔融溫度在1900~2200℃之間，能耗約2500~3000KWh/t制品。

■加入的還原劑有兩種選擇：木炭或焦炭。還原劑的加入量視原料中的Fe2O3含量而定，不宜過(guò)多。否則會(huì)使SiO2被還原的數(shù)量過(guò)多，影響莫來(lái)石的生成量。另外，為使熔融過(guò)程中產(chǎn)生的氣體易于逸出，通常在配料中環(huán)加入適量的木屑?！?-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料二、熔鑄莫來(lái)石制品（2）配料組成。◆高溫下致使SiO2損36二、熔鑄莫來(lái)石制品（4）澆注。（5）冷卻析晶。澆注用模型由（高純度石英砂+結(jié)合劑）制成?！飳?duì)于熔鑄莫來(lái)石制品而言，希望其中含盡量多的莫來(lái)石晶相，少含玻璃相和剛玉相，且析出的莫來(lái)石相呈纖維狀或細(xì)晶結(jié)構(gòu)，因此，冷卻速度的控制極為重要。研究表明，當(dāng)所用原料很純、物系中只有Al2O3和SiO2時(shí)，形成的莫來(lái)石為一致熔化合物，則熔體析晶時(shí)會(huì)直接析出莫來(lái)石、而不會(huì)析出剛玉。E1E2CSMAL+ML+MS+MA+M§3-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料E1E2CSMAL+ML+MS+MA+M二、熔鑄莫來(lái)石制品（4）澆注。（5）冷卻析晶。澆注用模型由（37二、熔鑄莫來(lái)石制品（5）冷卻析晶。當(dāng)物系中除了Al2O3和SiO2外，還有一定量的熔劑時(shí)，莫來(lái)石即成為不一致熔化合物，則熔體析晶時(shí)將首先會(huì)析出剛玉、而不會(huì)析出莫來(lái)石。待溫度降至1750~1800℃以下時(shí)，莫來(lái)石才會(huì)開(kāi)始析出。ECSMAL+MS+MA+MPQtqtpL+A●所以，應(yīng)盡量縮短熔體由tq冷卻至tp的時(shí)間。而在tp以下，則要緩慢冷卻，甚至在tp時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋?，以便使先前析出的剛玉晶粒與液相作用，形成莫來(lái)石：Lp+AM§3-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料二、熔鑄莫來(lái)石制品（5）冷卻析晶。當(dāng)物系中除了Al2O3和S38二、熔鑄莫來(lái)石制品（6）退火◆退火處理的必要性◆退火處理工藝自退火：利用鑄模自身外部的隔熱層減緩鑄件的冷卻速度外部供熱退火：采用隧道窯式退火爐退火◆退火范圍：1800~1100℃◆冷卻速度：60~70℃/h（7）冷加工?！舯匾裕耗Ｐ统叽缜窚?zhǔn)確；鑄件上下收縮不一致，上面收縮大；表面皺折不光滑等?！艏庸し椒ǎ翰捎么至＝饎偸拜喦懈?、打磨?！?-5莫來(lái)石質(zhì)耐火材料二、熔鑄莫來(lái)石制品（6）退火◆退火處理的必要性◆退火處理39§3-6剛玉質(zhì)耐火材料緒言1.概念：Al2O3含量＞90%的高鋁制品。2.分類依生產(chǎn)工藝分為兩類燒結(jié)氧化鋁制品電熔剛玉制品一、燒結(jié)氧化鋁制品生產(chǎn)工藝過(guò)程：原料預(yù)燒熟料細(xì)磨酸洗水洗配料混合均勻成型檢驗(yàn)包裝干燥（備用）干燥燒成外加劑燒結(jié)助劑§3-6剛玉質(zhì)耐火材料緒言1.概念：Al2O3含量＞40一、燒結(jié)氧化鋁制品1.原料預(yù)燒：燒結(jié)氧化鋁制品所用的原料是工業(yè)氧化鋁（γ-Al2O3）。由于γ-Al2O3

α-Al2O3伴有較大的體積效應(yīng)（≈15%），因此，需要對(duì)原料γ-Al2O3進(jìn)行預(yù)燒（1350~1600℃）?！?/p>

另外，γ-Al2O3很難燒結(jié)，因此，通?？杉尤?~3%的硼酸（H3BO3）作為燒結(jié)劑。硼酸的加入作用有三：①加速γ-Al2O3向α-Al2O3轉(zhuǎn)化并促進(jìn)燒結(jié)過(guò)程，即縮短預(yù)燒時(shí)間；②降低預(yù)燒溫度；③提高原料純度——原料中的有害雜質(zhì)Na2O將與H3BO3作用，生成揮發(fā)性化合物硼酸鈉逸出。2.成型：成型方法主要根據(jù)制品的質(zhì)量要求、形狀、大小等因素確定。常用成型方法有：2.1注漿法——用于薄壁、中空制品及形狀復(fù)雜制品的成型。2.2擠壓法——可塑法，用于小件、形狀復(fù)雜的制品成型。2.3機(jī)壓法（或搗打法）——適用于大型制品成型3.燒成：燒成溫度在1600~1800℃之間選擇?！?-6剛玉質(zhì)耐火材料一、燒結(jié)氧化鋁制品1.原料預(yù)燒：燒結(jié)氧化鋁制品所用的原料是41二、再結(jié)合燒結(jié)剛玉制品1.概念：以燒結(jié)氧化鋁（即燒結(jié)剛玉）為骨料，以剛玉細(xì)粉為基質(zhì)進(jìn)行配料，經(jīng)成型、干燥、燒結(jié)而成。主要分兩種：高純燒結(jié)剛玉制品、普通燒結(jié)剛玉制品。燒結(jié)剛玉顆粒料配料混練困料成型檢驗(yàn)包