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1、第三章耐火材料的生产过程耐火材料在生产过程中， 虽然不同耐火制品所使用的原料不同，具体控制工艺条件也不同，但它们的生产工序和加工方法根本上是一致的。如在制品生产过程中一般都要经过原料破碎、细磨、筛分、配料、混练、成型、枯燥和烧成等加工工序，而且在这些加工工序中影 响制品质量的根本因素也大致一样。因此，学习和了解耐火材料生产过程中带有共同性的工艺过程，将有助于掌握各种不同耐火制品的生产工艺特点。因此，这一章将全面地介绍耐火材料制品的生产过程。第一节原料加工、破粉碎生产耐火材料用耐火熟料 （或生料）的块度，通常具有各种不同的形状和尺寸，其大小可 由粉末状至350 mm左右的大块。另外，由实验和理论
2、计算说明，单一尺寸颗粒组成的泥料不能获得严密堆积，必须由大、中、小颗粒组成的泥料才能获得致密的坯体。因此，块状耐火 原料经拣选后必须进展破粉碎，以到达制备泥料的粒度要求。耐火原料的破粉碎，是用机械方法（或其他方法）将块状物料减小成为粒状和粉状物料的 加工过程，习惯上又称为破粉碎，具体分为粗碎、中碎和细碎。粗碎、中碎和细碎的控制粒 度根据需要进展调整。粗碎、中碎和细碎分别选用不同的设备。一粗碎粗碎物料块度从 350 m破碎到小于5070 m。粗碎通常选用不同型号的颚式破碎 机。其工作原理是靠活动颚板对固定颚板作周期性的往复运动，对物料产生挤压、劈裂、折断作用而破碎物料的。二中碎中碎物料块度从 5
3、070 m粉碎到小于520 m。中碎设备主要有圆锥破碎机、双 辊式破碎机、冲击式破碎机、锤式破碎机等。圆锥破碎机的破碎部件是由两个不同心的圆锥 体，即不动的外圆锥体和可动的内圆锥体组成的，内圆锥体以一定的偏心半径绕外圆锥中心线作偏心运动，物料在两锥体间受到挤压和折断作用被破碎。双辊式破碎机是物料在两个平行且相向转动的辊子之间受到挤压和劈碎作用而破碎。冲击式破碎机和锤式破碎机是通过物料受到高速旋转的冲击锤冲击而破碎，破碎的物料获得动能，高速冲撞固定的破碎板，进一步被破碎，物料经过反复冲击和研磨，完成破碎过程。三细碎细碎细磨物料粒度从 530 m细磨到小于 0.088 m或0.044 mm,甚至约
4、0.002mm。细碎设备有筒磨机、雷蒙磨机又称悬辊式磨机、振动磨机、气流磨机和搅拌式磨机等。几种细碎机的特点见表 3 1。表3-1细碎机设备特点设备类型筒磨机雷蒙磨机振动磨机气流磨机搅拌式磨机工作原理利用筒体研磨介质对物料的冲击碰撞和滚利用离心旋转磨辊对物料的挤压和研磨作利用筒体研磨介质对物料的高频碰撞和研利用高速气流形成强烈紊流场使其中的颗通过搅拌装置搅动研磨介质 产生摩擦、剪切动研磨作用使物料粉碎用使物料粉碎磨作用使物料粉碎粒自撞、摩擦粉碎颗粒和冲击破碎颗粒入料尺寸/mm204010302020.5出料尺寸/mm0.0740.0880.0440.0880.0440.0020.0100.00
5、10.010产量/kg/h1000100002005000100100010010001001000影响耐火原料破粉碎的因素，主要是原料本身的强度、硬度、塑性和水分等，同时也与破粉碎设备的特性有关。在耐火材料生产过程中，将耐火原料从350 mm左右的大块破粉碎到 30.088 mm的各粒度料，通常采用连续粉碎作业， 并根据破粉碎设备的构造和性能特点，采用相应的设备进展配套，例如采用颚式破碎机、双辊式破碎机、筛分机、筒磨机，或者采用颚式破碎机、圆锥 破碎机、筛分机、筒磨机等进展配套，对耐火原料进展连续破粉碎作业。连续破粉碎作业的流程通常有两种，即开流式（单程粉碎）和闭流式（循环粉碎）。开流式粉碎
6、的流程简单，原料只通过破碎机一次。但是，要使原料只经过一次粉碎后完 全到达要求的粒度， 其中必然会有一局部原料成为过细的粉料，这称之为过粉碎现象。 它不但降低粉碎设备的粉碎效率，而且不利于提高制品的质量。闭流式粉碎时，原料经过破碎机后被筛分机将其中粗粒分开，使其重新返回破碎机与新参加的原料一起再进展粉碎。 显然，闭流式粉碎作业的流程较复杂，并需要较多的附属设备。但采用闭流式粉碎时， 破碎机的粉碎效率较高， 并可减少原料的过粉碎程度。在耐火材料生产中，原料破碎通常采用开流式，而粉碎系统采用闭流式循环粉碎。原料在破粉碎过程中不可防止地带入一定量的金属铁杂质。这些金属铁杂质对制品的高温性能和外观造成
7、严重影响，必须采用有效方法除去。除铁方法有物理除铁法和化学除铁法。 物理除铁法是用强磁选机除铁，对颗粒和细粉选用不同的专用设备。化学除铁法是采用酸洗法除铁。对于白刚玉等高纯原料，用该方法除铁才能保证原料的高纯度。除铁设备有耐酸泵、耐酸缸、搅拌机、离心机、枯燥机和打粉机等。、筛分耐火原料经破碎后，一般是大中小颗粒连续混在一起。为了获得符合规定尺寸的颗粒组分，需要进展筛分。筛分是指破粉碎后的物料，通过一定尺寸的筛孔，使不同粒度的原料进展别离的工艺过程。筛分过程中，通常将通过筛孔的粉料称为筛下料，残留在筛孔上粒径较大的物料称为筛上料，在闭流循环粉碎作业中，筛上料一般通过管道重返破碎机进展再粉碎。根据
8、生产工艺的需要， 借助于筛分可以把颗粒组成连续的粉料，筛分为具有一定粒度上下限的几种颗粒组分， 如31 mm的组分和小于1 mm的组分等。有时仅筛出具有一定粒度上限 （或下限）的粉料，如小于 3 mm的全部组分或大于 1 mm的全部组分等。要到达上述要求，关键 在于确定筛网的层数和选择合理的筛网孔径。前者应采用多层筛， 后者可采用单层筛。 筛分时，筛下料的粒度大小不仅取决于筛孔尺寸，同时也与筛子的倾斜角、粉料沿筛面的运动速度、筛网厚度、粉料水分和颗粒形状等因素有关。在生产时，改变筛子的倾斜角或改变粉料沿筛面的运动速度，就可在一定程度上调整筛下料的颗粒大小。各厂在实际生产中对筛网孔尺寸大小的表示
9、方法不尽一样，常用的表示方法有目、孔、号和筛孔实际尺寸mm数等，见表3-2。表3 2编织筛网简明规格筛号筛孔尺寸mm筛号筛孔尺寸mm筛号筛孔尺寸mm2.58.00300.583250.04436.73350.504000.0383.55.66400.428000.01944.76450.3511000.01354.00500.29713000.01163.36600.25016000.01072.83700.21018000.00882.38800.17720000.0065102.001000.14925000.0055121.681200.12530000.005141.411400.10
10、535000.0045161.191700.08840000.0034181.002000.07450000.0027200.842300.06260000.0025250.712700.05370000.00125目前，耐火材料生产用的筛分设备主要有振动筛和固定斜筛两种，前者筛分效率高达 90%以上，后者那么低，一般为 70%左右。三、粉料贮存耐火原料经粉碎、细磨、 筛分后，一般存放的贮料仓内供配料使用。粉料贮存在料仓内 的最大问题是颗粒偏析。因为在粉料颗粒中一般都不是单一粒级，而是由粗到细的连续粒级组成的，只是各种粉料之间颗粒大小和粒级之间的比例不同而已。当粉料卸入料仓时， 粗细颗粒就开场
11、分层，细粉集中在卸料口的中央部位，粗颗粒那么滚到料仓周边。当从料仓中放料时，中间的料先从出料口流出，四周的料随料层下降，而分层流向中间，然后从出料口流出而造成颗粒偏析现象。目前生产中解决贮料仓颗粒偏析的方法，主要有以下几种：1）对粉料进展多级筛分，使同一料仓内的粉料粒级差值小些。2）增加加料口，即多口上料。3将料仓分隔。第二节泥料的制备生产耐火制品的泥料（也称砖料）是按一定比例配合的各种原料的粉料，在混练机混练过 程中参加水或其他结合剂而制得的混合料。它应具有砖坯成型时所需要的性能，如塑性和结合性等。泥料制备工序包括配料和混练两个工艺过程。一、配料根据耐火制品的要求和工艺特点，将不同材质和不同
12、粒度的物料按一定比例进展配合的 工艺称为配料。配料规定的配合比例也称配方。确定泥料材质配料时， 主要考虑制品的质量要求，保证制品到达规定的性能指标；经混练后砖料具有必要的成型性能，同时还要注意合理利用原料资源，降低本钱。一粒度组成泥料中颗粒组成的含意包括：颗粒的临界尺寸、各种大小颗粒的百分含量和颗粒的形状 等。颗粒组成对坯体的致密度有很大影响。只有符合严密堆积的颗粒组成，才有可能得到致密坯体。计算不同尺寸的圆球体堆积状态说明，通常向大颗粒的组分中参加一定数目尺寸较小的颗粒，使其填充于大颗粒的间隙中，那么堆积物间隙可进一步降低。假设向第一组球内引入第二组球，其尺寸比第一组球小，第二组球在空隙内也
13、能以配位数为8的方式堆积，那么混合物的空隙下降为 14.4%。依此类推，再参加体积更小的第三、第四组球，那么空隙还会进 一步下降，见表 3 3。当三组分球作最严密堆积时，气孔率下降显著，当组分大于3时，那么气孔率下降幅度减小。在工艺上主要是用来满足耐火制品气孔率、热震稳定性以及透气性的要求，但实际应用时，除考虑最严密堆积原理外，还须根据原料的物理性质、颗粒形状、制品的成型压力、烧 成条件和使用要求全面考虑并加以修正。表3 3多组分球体堆积特征球体组分球体体积，%气孔率，%气孔率下降，%16238-285.614.423.6394.65.49.0498.02.03.4599.20.81.2最严密
14、堆积的颗粒，可分为连续颗粒和不连续颗粒。图3-1给出不连续三组分填充物堆积密度的计算值和实验值，由图可见，堆积密度最大的组成为：5565%粗颗粒，1030%中颗粒，1530%细颗粒。细颗拉童胫粗额粒直径中颗粒直翟(4,5亳来.1血(0*7米，1如监虚线一一计算结果，实线一一实验结果图3-1熟料堆积的气孔率用不连续颗粒可以得到最大的填充密度， 但其缺点是将产生严重的颗粒偏析， 而且也是 不实际的。 实际生产中， 还是选择级配合理的连续颗粒， 通过调整各粒级配合的比例量，到 达尽可能高的填充密度。在连续颗粒系列中，设 D 是最大颗粒粒径， d 是任意大小颗粒的粒径， y 是粒径 d 以 下的含有量，假设取配合料总量为 100%，那么y = IOO（d/D）q式中 q 值随颗粒形状等因素变化，实际上取 0.30.5 时，该颗粒系列构成紧堆积。文献报导适应于耐火材料颗粒组成的计算公式：y= a +（1- a ） （di/D） n100式中a 系数，取决于物料的种类和细粉的数量等因素，一般情况下
