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耐火材料及生产工艺方法

编辑:耐火砖   浏览:   时间:2020-02-12


耐火材料的分类
1、酸性耐火材料通常指SiO2含量大于93%的耐火材料,它的主要特点是在高温下能抵抗酸性渣的侵蚀,但易于与碱性熔渣起反应。 酸性耐火材料常用的有硅砖和粘土砖。硅砖是含氧化硅93%以上的硅质制品,使用的原料有硅石、废硅砖等,其抗酸性炉渣侵蚀能力强,荷重软化温度高,重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀;但其易受碱性渣的侵蚀,抗热振性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。粘土砖以耐火粘土为主要原料,含有30%~46%的氧化铝,属弱酸性耐火材料,抗热振性好,对酸性炉渣有抗蚀性,应用广泛。
2、碱性耐火材料一般是指以氧化镁或氧化镁和氧化钙为主要成分的耐火材料。这类耐火材料的耐火度都较高,抵抗碱性渣的能力强。例如镁砖、镁铬砖、铬镁砖、镁铝砖、白云石砖、镁橄榄石砖等。主要用于碱性炼钢炉、有色金属冶炼炉及水泥窑炉等。
3、硅酸铝质耐火材料是指以SiO2-Al2O3为主要成分的耐火材料,按其Al2O3含量的多少可以分为半硅质(Al2O3 15~30%)、粘土质(Al2O3 30~48%)、高铝质(Al2O3大于48%)三类。
4、熔铸耐火材料是指用一定方法将配合料高温熔化后,浇注成的具有一定形状的耐火制品。
5、中性耐火材料是指高温下与酸性或碱性熔渣都不易起明显反应的耐火材料,如炭质耐火材料和铬质耐火材料。有的将高铝质耐火材料也归于此类。
6、特种耐火材料是在传统的陶瓷和一般耐火材料的基础上发展起来的新型无机非金属材料。
7、不定形耐火材料是由耐火骨料和粉料、结合剂或另掺外加剂一定比例组成的混合料,能直接使用或加适当的液体调配后使用。不定型耐火材料是一种不经煅烧的新型耐火材料,其耐火度不低于1580℃。
 
耐火材料的生产工艺方法
根据制品的致密程度和外形不同,耐火材料的生产工艺方法主要有烧结法、熔铸法、熔融喷吹法和非烧成法四种。
(1) 烧结法
烧结法是将部分原料预烧成熟料、破碎和筛分,再按一定配比与生料混合,经过成型、干燥和烧成。原料预烧的目的是将其中的水分、有机杂质、硫酸盐类分解的气体烧除,以减少制品的烧成收缩,保证制品外形尺寸的准确性。原料在破碎和研磨后还需要经过筛分,因为坯料由不同粒度的粉料进行级配,可以保证更紧密堆积而获得致密的坯体。为了使各种生料和熟料的成分和颗粒均匀化,要进行混炼,同时加入结合剂,以增强坯料结合强度。如硅酸铝质坯料加入结合粘土,镁质坯料加入亚硫酸纸浆废液,硅质坯料加入石灰乳等。根据坯料含水量的多少,可以采用半干法成型(约含5%水分)、可塑法成型(约含 15%水分)和注浆法成型(约含40%水分)。然后进行干燥和烧成。
(2) 熔铸法
熔铸法是将原料经过配料混匀和细磨等工序,再高温熔化后直接浇铸,经冷却结晶、退火成为制品。如熔铸莫来石砖、刚玉砖和镁砖等。它们的坯体致密,机械强度高、高温结构强度大,抗渣性好,使用范围不断在扩大。
(3) 熔融喷吹法
熔融喷吹法是将配料熔化后,以高压空气或过热蒸汽进行喷吹,使之分散成纤维或空心球的方法。制品主要用作轻质耐火、隔热材料。此外,还可制成粉状或粒状不定形耐火材料,临用时以焦油、沥青、水泥、磷酸盐、硫酸盐或氯化盐等结合剂胶结,不经成型和烧结而直接使用。
(4) 非烧成法
非烧成法是二十世纪以来出现的一种完全不需烧成、能耗小的不定形耐火材料生产制备工艺。非烧成耐火材料采用粒状、粉末耐火原料和合适的结合剂经不烧成而成型。
 
各种耐火材料制品的工艺流程工序
各种耐火材料制品(烧成砖或不烧成砖、制成焦油结合砖、熔铸砖或不定形耐火材料等)的工艺流程的几个主要工序如下(具体生产方法则随品种而有所区别):
(1) 原料煅烧:大部分耐火原料,在制砖前要经过煅烧。这是因为它们在高温作用下重量和体积都会发生变化,如果采用全生料制砖,一般会使砖坯的体积发生很大变化,甚至会出现大量的变形和开裂的废品。粘土、高铝矾土的煅烧温度一般为1350~1550℃,失重15%左右;菱镁矿、白云石的煅烧温度一般为1650-1850℃,失重50%左右。煅烧设备主要有竖窑和回转窑。
(2) 原料加工:主要包括原料的拣选、破碎和粉碎、细磨和筛分。拣选是选出混入的杂物、生烧料、未烧尽的燃料块和熔瘤块,以确保原料质量。磨碎和筛分是为了将块状原料制备成具有一定粒度组成的颗粒,以供配料。
(3) 泥料制备:主要包括配料、混合、困料等工序。配料是按各种物料的重量和颗粒组成的适当比例配合,以保证成型后坯体的密实和制品的性能符合要求。混合过程就是使泥料中各组成分,经混炼后达到均匀分布。困料就是把混合的泥料,在一定的温度和湿度条件下贮放一定时间以改善泥料成型性能的过程。随着生产技术水平的提高,大部分耐火材料制品的生产已取消了困料工序。
(4) 坯料成型:借助于外力(压力)作用,使松散的泥料获得一定形状、尺寸和尽可能致密的坯体。砖坯的致密程度决定着烧成品的致密度。成型方法通常有:注浆法、可塑法、半干法(包括干法)、熔铸法和等静压法。通常多用半干法机压成型。机压成型的主要设备有各种类型的摩擦压砖机、杠杆压砖机、回转压砖机以及高压液压机等。对于大型和特异型制品,则可采用振动成型、气锤捣固或手工捣打成型。
(5) 成品烧成:成型后的半成品一般都要经过干燥后烧成。入窑砖坯水分过高,容易开裂。经干燥后的砖坯,强度有很大提高,可降低运输及装窑过程中的破损率。在烧成过程中产生一系列物理化学变化。坯体在高温作用下,密度和强度提高,形成高温稳定晶相,并产生体积变化。根据产品特性,应制订一个合理的烧成制度。一般分为四个阶段,即预热、烧成、保温和冷却。烧成设备有倒焰窑和隧道窑。目前,以隧道窑为主,但对生产量小或形体特殊的耐火制品,倒焰窑仍有一定的使用价值。
 
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