耐火材料的生产过程

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1、1 (1)(1)原料制原料制原料制原料制备备: :采采采采选矿选矿、煅、煅、煅、煅烧烧、破粉碎成粉体，各种、破粉碎成粉体，各种、破粉碎成粉体，各种、破粉碎成粉体，各种粒度的粒度的粒度的粒度的颗颗粒料等粒料等粒料等粒料等; ; (2) (2)坯料制坯料制坯料制坯料制备备（具（具（具（具备备加工能力的粉料、加工能力的粉料、加工能力的粉料、加工能力的粉料、颗颗粒料性粒料性粒料性粒料性质质）; ; (3) (3)配料（混料）配料（混料）配料（混料）配料（混料）; ; (4) (4)成型（不定形耐火材料不需要成型）成型（不定形耐火材料不需要成型）成型（不定形耐火材料不需要成型）成型（不定形耐火材料不需要

2、成型）; ; (5) (5)干燥干燥干燥干燥; ; (6) (6)烧烧成（不成（不成（不成（不烧砖烧砖的的的的烧烧成在使用成在使用成在使用成在使用时时完成）完成）完成）完成）. .耐火材料的生耐火材料的生产过程程基本与陶瓷生基本与陶瓷生产工工艺相同相同,包括：包括：7/25/20242一、耐火原料的一、耐火原料的一、耐火原料的一、耐火原料的选择选择 耐火原料的耐火原料的选择从从两个方面两个方面两个方面两个方面进行考行考虑：（1）化学）化学观点：点：选择具有高熔点的具有高熔点的单质或化合物；或化合物；（2）矿物物观点：点：选择具有高耐火度的具有高耐火度的矿物。物。 a)a)元素角度元素角度元素角

3、度元素角度选择选择 门捷列夫元素周期表上，从捷列夫元素周期表上，从H到到V78个元素个元素中（稀土元素除外）熔点高于中（稀土元素除外）熔点高于2000的有的有10个，个，只有碳只有碳只有碳只有碳（熔点（熔点3500，有的，有的书中中为3700100）具有耐火材料生具有耐火材料生产的的实际意意义，其它元素的数量，其它元素的数量不大。不大。第一第一节 耐火材料的耐火材料的选择与加工与加工7/25/20243 b)b)二元化合物二元化合物二元化合物二元化合物 约有有9200种二元化合物，种二元化合物，约有有10101010种化合物是耐火的。种化合物是耐火的。 氧化物中：氧化物中： 酸性氧化物熔点最低

4、：如酸性氧化物熔点最低：如SiO21713，TiO21825； 中性氧化物次之：中性氧化物次之： 如如Al2O3 2050，Cr2O32275； 碱性氧化物熔点高：如碱性氧化物熔点高：如MgO2800，CaO2570， BeO2550，SrO2430. c) c)三元化合物三元化合物三元化合物三元化合物 约有有148000种（除固熔体外），可用作耐火原料的种（除固熔体外），可用作耐火原料的约有有27802780种。如莫来石（种。如莫来石（ 3Al2O3 2SiO2）熔点）熔点为1870；镁铝尖晶石（尖晶石（Al2O3MgO）熔点）熔点为2105；镁铬尖晶石尖晶石（Cr2O3MgO）熔点）熔点为

5、2350。7/25/20244d)d)四元化合物四元化合物四元化合物四元化合物 估估计可用作耐火原料的有可用作耐火原料的有400400600600种，如：种，如：堇青石（青石（2MgO2 Al2O35 SiO2）。）。 合合计可用作耐火原料可用作耐火原料总数数为4000余种，其中常余种，其中常用于工用于工业生生产的耐火原料只有的耐火原料只有100种。种。 why? 除了考除了考虑熔点外，熔点外，还要看它在自然界中存在的要看它在自然界中存在的数量及分布情况，即作数量及分布情况，即作为耐火原料耐火原料还应该具有具有来源来源来源来源广，成本低廉广，成本低廉广，成本低廉广，成本低廉。在地球岩石。在地球

6、岩石层中，硅酸中，硅酸盐+铝酸酸盐数量最大占数量最大占86.5%。金属。金属Pt的熔点的熔点为1772，可以，可以用作耐火原料，但是太昂用作耐火原料，但是太昂贵了。了。7/25/20245（一）采（一）采矿和和选矿 1、采、采矿考考虑：储量丰富，可量丰富，可稳定的供定的供应原原矿， 质量波量波动不大，不大，杂质含量符合技含量符合技 术要求。要求。 综合利用（具有开采价合利用（具有开采价 值的要素：品位）的要素：品位） 2、选矿：机械、物理、化学等方法将所机械、物理、化学等方法将所选 目目标矿物富集，并按物富集，并按矿物中各种物中各种矿 物的物理性物的物理性质选用合适的用合适的选矿方法。方法。二

7、、耐火原料的加工二、耐火原料的加工7/25/202463、主要方法：、主要方法： 重液法：重液法：利用利用矿物的密度差，在重液中物的密度差，在重液中进行分离；行分离； 磁力法：磁力法：利用不同利用不同矿物具有不同的磁物具有不同的磁导系数；系数； 浮浮选法：法：利用利用矿物被液体所物被液体所润湿程度的差湿程度的差别来来进行行 （工（工业脂肪酸的混合物）脂肪酸的混合物） 化学法：化学法：利用一系列物理化学反利用一系列物理化学反应使使矿物分离；物分离； 电泳法泳法(电渗渗选矿法法)：利用利用悬浮液的浮液的质点点(如黏土、如黏土、高岭土高岭土)带有有电荷荷,电流通流通过悬浮液浮液时,带电的微粒向的微粒

8、向带有相反有相反电荷的荷的电极移极移动,并沉并沉积在其表面上。在其表面上。7/25/20247例：菱例：菱镁矿选矿方法的介方法的介绍（1）重液）重液选矿 菱菱镁矿，破碎，破碎0120mm（筛去去08mm）分分级60120和和860重液重液选矿悬浮液中浮液中（MgO4546%） 问题:有有15%的的废矿原料不能回收原料不能回收处理。理。（2）浮）浮选 浮浮选剂（工（工业脂肪酸混合物）脂肪酸混合物） 利用利用杂物和物和矿物物对浮浮选剂的附着性与的附着性与润湿性湿性的差的差别 矿石中石中MgO 3741% 浮浮选45.546.5%7/25/20248（3）化学）化学选矿 通通过化学作用将化学作用将矿

9、物中有关成分提取出来的物中有关成分提取出来的选矿方法，方法，分离出来的原料的分离出来的原料的纯度度较高。高。 a a、氯氯化化化化镁镁法：法：法：法： 获得原料得原料: b b、氨化法：、氨化法：、氨化法：、氨化法： 水解水解获得得经轻烧经轻烧(水解水解)7/25/20249c、碳酸、碳酸氢盐法：法： 小小结： (1)化学法制备高纯; （2）可以调节组分间比例 （ 在沉淀过程、共沉淀一些物质）。； 获得原料：获得原料：获得原料：获得原料：经轻烧经轻烧7/25/202410 1 1目的：目的：目的：目的：提高制品的性能提高制品的性能 获得性能得性能稳定的坯料；定的坯料； 改善制品成分，改善制品成

10、分，组织结构；构； 保保证制品的体制品的体积稳定性；定性； 保保证外形尺寸的准确性外形尺寸的准确性 2 2矛盾区矛盾区矛盾区矛盾区 死死烧 制品性能制品性能稳定定 制品制品烧成困成困难 轻烧 活性活性 稳定性差定性差 3 3基本概念基本概念基本概念基本概念 活化活化活化活化轻烧轻烧：将物料充分将物料充分细磨（采用高效粉磨技磨（采用高效粉磨技 术），在），在较低温度下低温度下烧结熟料（熟料（轻烧）；）； 轻烧目的：目的：获得易得易烧的原料（缺陷多，活性高的原料（缺陷多，活性高), 轻烧温度温度选择具有非常重要性。具有非常重要性。（二）原料煅（二）原料煅烧7/25/202411 死死死死烧烧：物料

11、达到完全物料达到完全烧结称称为死死烧。 T=0.7 Ts（Ts为主晶相氧化物的熔点）主晶相氧化物的熔点） 轻烧轻烧活化工活化工活化工活化工艺艺： 轻烧 压球（球（压坯）坯） 死死烧（亦称两步煅（亦称两步煅烧）二步煅二步煅二步煅二步煅烧烧的特点：的特点：的特点：的特点： 优优点：点：点：点：获得高得高纯、高密度的氧化物制品。、高密度的氧化物制品。 缺点：缺点：缺点：缺点：工工艺复复杂、燃料消耗大。、燃料消耗大。 注意：注意：注意：注意：对于于杂质含量大于含量大于4%的可不采用二步煅的可不采用二步煅烧 工工艺。 需需需需热热工工工工设备设备：多多层炉、沸炉、沸腾炉、回炉、回转炉、炉、竖炉等。炉等。

12、7/25/202412三、原料的破粉碎三、原料的破粉碎 1. 目的：目的： a、选矿时需要；需要； b、成型、成型时获得得较高的堆高的堆积密度；密度； c、烧结活性。活性。2、常用机械、常用机械 粗碎：粗碎：颚式破碎机；式破碎机； 中碎：中碎：圆锥式破机式破机 细碎：球磨机碎：球磨机 使用上述机械使用上述机械应注意事注意事注意事注意事项项：生生产能力由大能力由大变小；小； 注意防注意防尘； 注意隔音注意隔音7/25/202413采用超采用超细磨技磨技术（获得超得超细粉）粉） a、 高效能研磨促高效能研磨促进相相变和固相反和固相反应发生；生； b、表面活性提高，增大固相反、表面活性提高，增大固相

13、反应程度，降低程度，降低 烧结温度；温度； c、注意、注意职业病，病，矽肺（主要由可溶性肺（主要由可溶性SiO2粉粉尘引引 起）；起）； d、高效能研磨手段：振、高效能研磨手段：振动磨、气磨、气动磨、磨、搅拌磨、拌磨、 爆炸方法等。爆炸方法等。7/25/2024144 4、助磨、助磨、助磨、助磨剂剂（加速物料的粉碎）（加速物料的粉碎）（加速物料的粉碎）（加速物料的粉碎） 实质实质：表面活性表面活性剂 作用：作用：作用：作用：a、使物料、使物料颗粒表面自由能和晶格畸粒表面自由能和晶格畸变程度程度 减小，促减小，促进颗粒粒软化；化； b、吸附作用平衡、吸附作用平衡颗粒表面的不粒表面的不饱和和键，防

14、，防 止止颗粒重新聚合；粒重新聚合； 上述作用都是上述作用都是为了防止重新聚合成大了防止重新聚合成大颗粒。粒。 助磨助磨助磨助磨剂剂范范范范围围：胺、醇、胺、醇、酯、醚、无机、无机盐类（水）（水） 小颗粒为什么会聚合？小颗粒为什么会聚合？小颗粒为什么会聚合？小颗粒为什么会聚合？ a a、弱、弱、弱、弱结结合：范德合：范德合：范德合：范德华华引力。引力。引力。引力。b b、强结强结合：新表面的剩余化学合：新表面的剩余化学合：新表面的剩余化学合：新表面的剩余化学键键或游离基的作用。或游离基的作用。或游离基的作用。或游离基的作用。7/25/202415准准备成型的物料成型的物料 一、一、颗粒的几何学

15、性粒的几何学性质（密堆（密堆积原理）原理） 粉体粉体颗粒的构造：一次粒的构造：一次颗粒、二次粒、二次颗粒）粒） 粉体的粒度：粒径、粒度分布粉体的粒度：粒径、粒度分布 颗粒的形状：粒的形状： 1）体体体体积积形状系数形状系数形状系数形状系数:a:av v 、表面表面表面表面积积形状系数形状系数形状系数形状系数: a: as s 设一一颗粒粒径粒粒径为dp，体，体积为v，表面，表面积为s， 则v= a av v dp3 s= a as s dp2 球：球：球：球：a av v = =/6/6 a as s = = ；立方体立方体立方体立方体 ：a av v = =1 1 a as s = = 6

16、6第二第二节 坯料的制坯料的制备7/25/2024162 2）粉体的流）粉体的流）粉体的流）粉体的流动动性性性性 颗粒形状影响粉体的流粒形状影响粉体的流动性。性。 a、休止角：、休止角：未加未加负载的粉料堆的粉料堆积在水平面上，假在水平面上，假设落在料堆落在料堆顶上的粉料速度是可以忽略不上的粉料速度是可以忽略不计的，的，则料堆与水平面的交角。料堆与水平面的交角。b、偏析：、偏析：粉料流粉料流动时，颗粒密度、形状、表面性状等的差异，粒密度、形状、表面性状等的差异，粉料呈不均匀的粉料呈不均匀的现象称偏析。象称偏析。偏析分偏析分偏析分偏析分类类及原因：及原因：及原因：及原因： 附着偏析：附着偏析：附

17、着偏析：附着偏析：粉料粉料进入料入料仓时，因有一定落差，使粗，因有一定落差，使粗细粉分开。粉分开。 填充偏析填充偏析填充偏析填充偏析：料：料仓加料加料时，粗粒料，粗粒料层起起筛分作用，分作用，细粉可穿粉可穿过 其其间进入下面的静止入下面的静止层； 滚滚落偏析：落偏析：落偏析：落偏析：粗粗颗粒粒质量大，摩擦系数小，使得粗量大，摩擦系数小，使得粗颗粒粒滚落快而落快而 流向流向仓壁。壁。7/25/202417二、颗粒堆积研究的结论二、颗粒堆积研究的结论二、颗粒堆积研究的结论二、颗粒堆积研究的结论7/25/2024187/25/202419一般情况配料情况一般情况配料情况两两级配料：粗：配料：粗：细三

18、三级配料：粗：中：配料：粗：中：细其中：其中：其中：其中： 粗颗粒粗颗粒:从从.5mm到到34mm; 中颗粒中颗粒:从从.2(或或0.1)mm到到0.5mm左右左右; 细颗粒细颗粒:从从0到到0.2(或或0.1)mm.7/25/2024207/25/202421采用采用单一的一的颗粒不能达到粒不能达到紧密堆密堆积;采用多采用多组分可达到分可达到紧密堆密堆积，而且，而且组分分颗粒粒尺寸相差越大越好尺寸相差越大越好;较细颗粒数量粒数量应足足够填充于填充于紧密排列的密排列的颗粒粒构成的构成的间隙中隙中;增加增加颗粒粒组分分虽可以提高堆可以提高堆积密度，但当密度，但当3时，无，无实际意意义;应适当增大

19、适当增大临界界颗粒尺寸，以使各粒尺寸，以使各组分分颗粒粒尺寸相差大些尺寸相差大些;7/25/202422四、配料四、配料 配料包括按配料包括按规定比例的各种原料、和同一原料的定比例的各种原料、和同一原料的各不同各不同颗粒粒组成配合的粉料；成配合的粉料；（1）要求：）要求： a、配料的化学、配料的化学组成必成必须能能满足制品的要求，并且足制品的要求，并且应比控制比控制 指指标高些（高些（纯度高、度高、杂质成分少）；成分少）； b、结合合剂的的选择对制品的最制品的最终性能不性能不产生影响，生影响，对结合合剂变为制品的一部分制品的一部分应慎重，作慎重，作为配料配料组 成配料；成配料； c、原料中含水

20、分和灼减成分、原料中含水分和灼减成分时，使得原料、配料，使得原料、配料和制品的和制品的 化学化学组成之成之间出出现换算关系。算关系。7/25/202423（2）配料方法：）配料方法：重量法重量法：比：比较准确，准确，误差一般差一般 0.2%容容积法法：按体：按体积比来配料。常用、比来配料。常用、简单7/25/202424五、混料五、混料 (1)定定义：使两种以上不均匀物料的成分和使两种以上不均匀物料的成分和颗粒均匀化，促粒均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作粒接触和塑化的操作过程程称称为混混练。 注：注： 耐火材料的混耐火材料的混练是混合的一种，伴随有一是混合的一种，伴随有一 定程度的定程度的挤压

21、、捏合、排气、捏合、排气过程在内。程在内。 7/25/202425(2)(2)混合程度的表示方法混合程度的表示方法混合程度的表示方法混合程度的表示方法 不均匀系数：不均匀系数： 混合的均匀程度与物料的混合的均匀程度与物料的质量体量体积有关，物有关，物料体料体积越小、越小、质量小量小则混合均匀程度越高（采用混合均匀程度越高（采用湿法球磨）湿法球磨）7/25/202426 (3)混合混合过程：程： 快速混合快速混合阶段段 扩散混合散混合阶段段 后期混合后期混合阶段（逆混合段（逆混合阶段）段） (4)混混练中的加料中的加料顺序和注意事序和注意事项： 结合剂结合剂结合剂结合剂细粉细粉细粉细粉 粗颗粒粗

22、颗粒粗颗粒粗颗粒（中颗粒物料）（中颗粒物料）（中颗粒物料）（中颗粒物料）7/25/202427(5)坯料的塑化坯料的塑化处理理a、困料：困料：困料：困料：将混将混练后或后或经过挤泥泥处理的坯料在一定理的坯料在一定的温度和湿度的的温度和湿度的环境中境中储放一定放一定时间。水分均匀化；水分均匀化；胶体物胶体物质产生；生； 细菌使有机物菌使有机物变质生成有机酸，使坯料均化。生成有机酸，使坯料均化。b b、排除空气、排除空气、排除空气、排除空气 （真空排除气泡）真空练泥机强化塑化（真空排除气泡）真空练泥机强化塑化c c、加入表面活性剂和塑化剂、加入表面活性剂和塑化剂、加入表面活性剂和塑化剂、加入表面活

23、性剂和塑化剂 注：注：注：注： 有机粘接剂需均匀加入，有机粘接剂需均匀加入，有机粘接剂需均匀加入，有机粘接剂需均匀加入，在软化点以上操作，在软化点以上操作，含碳量高有机物含碳量高有机物/石蜡、沥青，但不能温度太高，否石蜡、沥青，但不能温度太高，否则轻馏分挥发）则轻馏分挥发）7/25/202428 简介介 半干半干压成型成型 注注浆成型成型 热压成型成型 （热塑性、晶界蠕塑性、晶界蠕动） 热压注成型注成型 电熔熔铸 等静等静压成型成型 振振动成型成型难点难点难点难点: :层密度、层裂、弹性后效、泥浆触变、泥浆冻结层密度、层裂、弹性后效、泥浆触变、泥浆冻结层密度、层裂、弹性后效、泥浆触变、泥浆冻结

24、层密度、层裂、弹性后效、泥浆触变、泥浆冻结第三第三节耐火材料的成型工耐火材料的成型工艺7/25/202429 成型方法成型方法简介：介：1.定定义：耐火坯料借助于外力和模型，成：耐火坯料借助于外力和模型，成为具有一具有一定尺寸和形状、定尺寸和形状、强度的坯体或制品的度的坯体或制品的过程。程。选择成型方法取决于坯料性成型方法取决于坯料性质、制品形状、尺寸、制品形状、尺寸的工的工艺要求。要求。2.成型方法：成型方法： 半干法半干法坯料水分坯料水分5%左右左右 可塑法可塑法坯料水分坯料水分15%左右左右 注注浆法法坯料水分坯料水分40%左右左右其他：振其他：振动成型、成型、热压成型、等静成型、等静压

25、成型成型7/25/202430一、半干一、半干压成型成型 1、定、定义：借助于借助于压力的作用，使坯体力的作用，使坯体颗粒粒重新分布，在机械重新分布，在机械结合力（静合力（静电引力、摩引力、摩擦力）作用下，擦力）作用下，颗粒粒紧密密结合，合，发生生弹性性和脆性形和脆性形变，排出空气，成，排出空气，成为有一定尺寸有一定尺寸和形状和形状强度的制品。度的制品。 注注：形状复形状复杂的的颗粒，机械粒，机械结合力起主要作用；合力起主要作用； 形状形状简单的的颗粒，摩擦力及静粒，摩擦力及静电引力起主要作用；引力起主要作用；7/25/202431第第第第1 1阶阶段：段：段：段：颗粒移粒移动，重新，重新配置

26、成配置成较致密的堆致密的堆积（压缩明明显）；）；第第第第2 2阶阶段：段：段：段：颗粒粒发生脆性及生脆性及弹性性变形，形，压缩呈呈阶梯状，梯状，短促而短促而频繁；繁；第第第第3 3阶阶段：段：段：段：在极限在极限压力下，力下，坯料致密度不再提高。坯料致密度不再提高。 2 2、压制过程三阶段、压制过程三阶段7/25/202432 3、压制制压力的构成力的构成认识压力的力的组成有助于成型成有助于成型较为致密完好的致密完好的样品品压力由三部分力由三部分构成构成构成构成 （1）克服坯料）克服坯料颗粒粒间内摩擦力的内摩擦力的压力（）力（） 措施：措施：颗粒大小相同，等粒大小相同，等轴 （2）克服坯料）克

27、服坯料颗粒与模壁粒与模壁间的外摩擦力（）的外摩擦力（） 措施：增加模壁的光滑性措施：增加模壁的光滑性 （3）过剩剩压力力（坯料水分、（坯料水分、颗粒粒组成及在模内填充的不均匀成及在模内填充的不均匀 性）性） 措施：粉料混合均匀措施：粉料混合均匀（压力通常由实验方法确定总压力）7/25/2024334 4、坯体气孔率和压力关系、坯体气孔率和压力关系：可看作坯体相对密度：可看作坯体相对密度 ：压制压力；：压制压力；：压缩坯料常数：压缩坯料常数：真气孔率；：真气孔率；7/25/2024347/25/2024357/25/2024367/25/202437研究研究结论： （1）常数）常数a、b取决于自

28、然堆取决于自然堆积坯料的气孔坯料的气孔率及物料硬度，（）；率及物料硬度，（）； （2）物料的硬度增大，）物料的硬度增大，则坯体的气孔率及坯体的气孔率及ab的比的比值也大；也大； （3）物料的相）物料的相对密度与密度与为反比关系；反比关系； 所以比所以比值可用来表示坯料可用来表示坯料趋向致密的能力向致密的能力7/25/202438压强随坯体厚度改随坯体厚度改变的关系的关系 fh：距受：距受压面面h处压强系数；系数； f：受：受压表面上表面上压强； h：距受：距受压面的距离；面的距离；R：坯体截面的水力半径。：坯体截面的水力半径。五、压制时压力分层与层密度现象五、压制时压力分层与层密度现象注：注：

29、注：注：沿沿压制方向，制方向，压强落差决定了坯体的均匀程度，落差决定了坯体的均匀程度，即可用即可用fh /f来估算，来估算，即坯体均匀程度系数：即坯体均匀程度系数：， = 1为理想状理想状态7/25/202439层层密度密度密度密度现现象象象象层层密度密度密度密度现现象：距受象：距受象：距受象：距受压压面近的地方密度大，而随面近的地方密度大，而随面近的地方密度大，而随面近的地方密度大，而随着离受着离受着离受着离受压压面距离的增加，气孔率逐面距离的增加，气孔率逐面距离的增加，气孔率逐面距离的增加，气孔率逐渐渐增大，密度下增大，密度下增大，密度下增大，密度下降，坯体的降，坯体的降，坯体的降，坯体的

30、这这种种种种现现象称象称象称象称“ “层层密度密度密度密度” ”（压制制时，压强不不遵守帕斯卡定律所致）遵守帕斯卡定律所致）（距离受压面处的气孔率；距离受压面处的体积密度；常数，取决于坯料性质和常数；坯体的水力半径） 7/25/2024407/25/202441影响坯体均匀程度的因素及解决方法影响坯体均匀程度的因素及解决方法坯体内外摩擦系数降低，将使提高；坯体内外摩擦系数降低，将使提高；坯体受坯体受压面与厚度的比面与厚度的比值增大，使提高（增大，使提高（=0.74）塑化塑化剂、表面活性、表面活性剂的引入，使提高的引入，使提高坯料坯料颗粒粒较粗，水分粗，水分较大，使提高（液膜大，使提高（液膜的的

31、润湿作用）湿作用）7/25/202442坯体坯体压制制时，外部，外部压力被内部力被内部弹性力所均衡，性力所均衡，当外力取消当外力取消时，内部，内部弹性力被性力被释放出来，引起坯体放出来，引起坯体膨膨胀。（成型。（成型时产生生废品的主要原因）品的主要原因）六、弹性后效六、弹性后效7/25/202443七、七、层裂因素和防止方法裂因素和防止方法气体的影响气体的影响（重要原因）（重要原因）（重要原因）（重要原因）排除（排除（压缩气体的气体的压力力较大，会超大，会超过砖坯的坯的断裂断裂强度）；度）；水分的影响水分的影响水分大小和分布不均匀（水分小水分大小和分布不均匀（水分小时，弹性后性后效引起效引起层

32、裂；水分大裂；水分大时，水分引起，水分引起层裂）；裂）；加加压次数：多次加次数：多次加压；压制制时间及及压力的影响力的影响缓慢加慢加压，增大塑性，增大塑性变形程度。形程度。 7/25/2024447/25/202445二、注二、注浆成型成型1 1、定、定、定、定义义：（粉状原料：（粉状原料+解胶解胶剂/反絮凝反絮凝剂+悬浮液）浮液）泥泥浆，浇注到有吸水性的模型中，吸去水分，按注到有吸水性的模型中，吸去水分，按模型形状形成坯体，称注模型形状形成坯体，称注浆成型。成型。注：注：注：注： 采用石膏和高分子模型；采用石膏和高分子模型； 悬浮液：水（浮液：水（3545%）和酒精。）和酒精。2 2、两种、

33、两种、两种、两种浇浇注方式注方式注方式注方式空心：薄壁中空制品，如坩空心：薄壁中空制品，如坩埚（要求泥（要求泥浆有有较好好的流的流动性）性）实心：厚壁大件制品，（容易中心：厚壁大件制品，（容易中间开裂）泥开裂）泥浆稠稠度要大度要大7/25/202446 泥泥浆调制：制：稠度是主要控制指稠度是主要控制指标：稠度包含两个：稠度包含两个因素：流因素：流动性和固含量性和固含量 临界稠度；界稠度； 泥泥浆比重比重 干燥干燥时体体积收收缩率率 可表示固含量可表示固含量7/25/202447要求：要求： 泥泥浆浓稠，容易流稠，容易流动，有粘性、脱模，有粘性、脱模时间短，脱模后短，脱模后强度大，泥度大，泥浆稳

34、定定三种泥三种泥浆不不稳定定现象：象：泥泥浆冻结：固含量高，：固含量高，颗粒配比近似于密粒配比近似于密堆堆泥泥浆触触变：细粉含量太多，包含粉含量太多，包含过量的水量的水泥泥浆沉降容：泥沉降容：泥浆不不稳定（沉降物所占的定（沉降物所占的容容积）7/25/2024487/25/202449三、其它成型方法三、其它成型方法 热压成型成型 （热塑性、晶界蠕塑性、晶界蠕动） 致密金致密金刚石、炭化硅、石、炭化硅、赛隆（隆（ ）、二氧化）、二氧化锆、氧化、氧化铝，控制晶粒生，控制晶粒生长 热压注成型注成型埋粉排塑埋粉排塑 电熔熔铸 等静等静压成型成型 振振动成型成型 3000次次/分分钟振振动，使，使颗粒

35、重排粒重排 设备：振：振动锤、振、振动台、振台、振动器（耐火混凝土常用）器（耐火混凝土常用）7/25/2024507/25/2024517/25/202452 干燥的重要性干燥的重要性 干燥干燥阶段段 干燥速度与干燥条件的关系干燥速度与干燥条件的关系 干燥干燥过程气孔形成和程气孔形成和应力力产生生第四第四节 耐火材料的干燥耐火材料的干燥7/25/202453为什么要什么要进行干燥行干燥? * 重要工序重要工序 使坯体使坯体获得一定机械得一定机械强度，有利于装度，有利于装窑和保窑和保证烧成初期能成初期能够顺利利进行行;经过干燥干燥的半成品得到初步定型的半成品得到初步定型,可能暴露成型可能暴露成型

36、过程程中造成的缺陷中造成的缺陷,提高成品率提高成品率. 举例：例： 干干压成型水分多，炸窑成型水分多，炸窑塑性成型水分多，没有塑性成型水分多，没有强度度7/25/202454一、干燥一、干燥阶段段7/25/2024557/25/202456 预备阶预备阶段（加段（加段（加段（加热阶热阶段）段）段）段） 第一第一第一第一阶阶段（等速段（等速段（等速段（等速阶阶段）段）段）段）: : 排出大量的水分，等速干燥、水分蒸排出大量的水分，等速干燥、水分蒸发发生生在坯体表面。（在坯体表面。（仅与干燥介与干燥介质的性的性质有关）有关）属于表面蒸属于表面蒸发率速率速过程程 第二第二第二第二阶阶段段段段( (降

37、速降速降速降速阶阶段段段段): ): 干燥速度降低，干燥介干燥速度降低，干燥介质影响影响较小，（与坯小，（与坯体含水量和内部体含水量和内部结构有关）构有关）扩散率速散率速过程程 第三第三第三第三阶阶段（零速段（零速段（零速段（零速阶阶段）段）段）段）: : 平衡水分保留在坯体内，大小取决于物料性平衡水分保留在坯体内，大小取决于物料性质、颗粒大小、干燥介粒大小、干燥介质的温度与相的温度与相对湿度湿度 7/25/202457其中，其中， 可塑成型三可塑成型三阶段明段明显，不能快速干燥，不能快速干燥; 半干法成型的三半干法成型的三阶段不明段不明显，可以提高，可以提高干燥速度干燥速度 .概念：概念：

38、平衡水分：平衡水分： 干球温度以上水分干球温度以上水分:小于小于100时保留在坯体时保留在坯体中的水分中的水分. .当坯体的含水量与外界条件当坯体的含水量与外界条件(周围空气周围空气)达到平衡时所含的水分达到平衡时所含的水分;7/25/202458二、干燥速度与干燥条件的关系二、干燥速度与干燥条件的关系 温度温度 湿度湿度 流流动速度（干燥介速度（干燥介质）（等速干燥影响（等速干燥影响较为明明显（表面（表面过程）程）7/25/2024597/25/202460三、干燥三、干燥过程气孔形成和程气孔形成和应力力产生生对坯体水分坯体水分认识： 可塑水：可塑水：产生最大塑性所需水分，形成生最大塑性所需

39、水分，形成润 滑水膜滑水膜 收收缩水：湿坯干燥达最大收水：湿坯干燥达最大收缩所排出水分所排出水分 气孔水：收气孔水：收缩水排出后水排出后连续蒸蒸发时排出水排出水 分（分（刚性体不性体不发生收生收缩）7/25/2024611 1、气孔形成（粘土砖为例）、气孔形成（粘土砖为例）、气孔形成（粘土砖为例）、气孔形成（粘土砖为例）曲线为粘土的收缩曲线；曲线为水分的排出曲线；点：收缩与排出水分体积相等；点以后：排出水分大于收缩体积，所以产生气孔。7/25/202462 干燥时，内部水分不等，干燥时，内部水分不等，存在水分梯度，导致坯体干存在水分梯度，导致坯体干燥不均匀，使得坯体内部产燥不均匀，使得坯体内部

40、产生应力；生应力； 等速干燥阶段：干燥曲等速干燥阶段：干燥曲线平行（线平行（5%以上）某一点以上）某一点时，曲线急剧弯曲使表面含时，曲线急剧弯曲使表面含水量和中心处不等，表面含水量和中心处不等，表面含水了量等于零，产生不均匀水了量等于零，产生不均匀收缩，导致内部产生应力收缩，导致内部产生应力 2、内部应力的产生、内部应力的产生7/25/202463 应力力产生表生表现： 干燥干燥变形形 干燥裂干燥裂纹 应力克服措施：力克服措施： 减速干燥减速干燥阶段，采取温度梯度干燥；段，采取温度梯度干燥； 控制干燥速度控制干燥速度7/25/202464四、干燥制度四、干燥制度 砖坯坯进行干燥行干燥时，控制条

41、件的，控制条件的总和，包和，包括：干燥括：干燥时间，进入和排出干燥入和排出干燥剂的温度，的温度，相相对湿度，坯体干燥前后的水分；湿度，坯体干燥前后的水分； 干燥干燥时间关系到正确关系到正确选择干燥干燥设备，保，保证正常生正常生产与与经济性，是重要参数。性，是重要参数。7/25/202465 1、影响干燥、影响干燥时间因素（干燥速度）因素（干燥速度）物料性物料性质与与结构（构（结合粘土量、熟料合粘土量、熟料颗粒粒组成：粗成：粗细）坯体的形状和大小坯体的形状和大小砖坯最初含水量与干燥后的残余水分坯最初含水量与干燥后的残余水分干燥介干燥介质的温度、湿度和流速的温度、湿度和流速干燥介干燥介质在干燥器中

42、的温度降在干燥器中的温度降干燥器的密封情况。干燥器的密封情况。7/25/202466 2、干燥后残余水分的确定、干燥后残余水分的确定 足足够的机械的机械强度（装窑，太低水分度（装窑，太低水分砖坯脆）坯脆） 烧成期成期间能快速升温（降低不必要的能快速升温（降低不必要的热工工消耗）消耗） 砖坯厚度大小决定残余水分量坯厚度大小决定残余水分量 不同窑型不同窑型/不同不同砖种也决定残余水分含量种也决定残余水分含量（举例）例）7/25/202467 回回转窑：含水量低（推窑：含水量低（推车制度决定）；制度决定）； 其他窑：其他窑： 水分可以提高。水分可以提高。 粘土粘土砖：23% 硅硅砖：12% 镁砖：0

43、.61.0%（防止水化）（防止水化）7/25/2024684 4、干燥设备、干燥设备、干燥设备、干燥设备 隧道干燥器、室式干燥器、其它（利用隧道窑隧道干燥器、室式干燥器、其它（利用隧道窑的热烟气）的热烟气） 3、具体干燥制度、具体干燥制度7/25/202469定定义：对坯体坯体进行加行加热处理，使其达到理，使其达到烧 结的的过程。程。 目的：目的：耐火制品（陶瓷）制品的一种耐火制品（陶瓷）制品的一种热处理理 过程，伴随着一系列物理化学程，伴随着一系列物理化学变化，使化，使 坯体气孔率降低（多孔制品例外），体坯体气孔率降低（多孔制品例外），体 积密度增大，密度增大，变为一种具有一定尺寸、一种具有

44、一定尺寸、 形状和形状和结构构强度制品，它是耐火材料制度制品，它是耐火材料制 品生品生产中最后一道工序。中最后一道工序。第五第五节 耐火材料的耐火材料的烧成成7/25/202470（一）（一）烧成成过程中的物理、化学程中的物理、化学变化化 1、坯体排出水分、坯体排出水分过程（室温程（室温200 ） 为残余水分排出，残余水分排出，该过程完成程完成较快快 7/25/202471 排出结晶水，分解，有机物氧化；排出结晶水，分解，有机物氧化； 同时有少量晶型转变和低熔液相产生（粘土制品同时有少量晶型转变和低熔液相产生（粘土制品中的玻璃相）；中的玻璃相）；（气体体积增大，一（气体体积增大，一般为氧化气氛

45、）。般为氧化气氛）。特征：特征：特征：特征：该阶段坯体减轻，气孔率增大，强度有所下该阶段坯体减轻，气孔率增大，强度有所下 降（原因：氢键消失；由于晶型转变，密堆降（原因：氢键消失；由于晶型转变，密堆 结构被改变。结构被改变。2 2、分解氧化阶段（、分解氧化阶段（、分解氧化阶段（、分解氧化阶段（ 20010002001000）7/25/202472 3、液相与耐火相合成（、液相与耐火相合成（1000以上）以上） 特征：致密化、特征：致密化、强度增大、体度增大、体积缩小、小、气孔率降低。气孔率降低。 将将发生生质点的点的扩散、粘滞流散、粘滞流动、溶解、溶解沉淀沉淀传质，液体的表面，液体的表面张力使

46、力使颗粒之粒之间紧密接触密接触 7/25/202473 4、烧结 液相、固相、反液相、固相、反应烧结，气孔，气孔进一步消失或一步消失或变小，小，是致密化的最重要的物理化学是致密化的最重要的物理化学过程。程。 5、冷却、冷却 耐火相析晶、晶型耐火相析晶、晶型转变、玻璃相固化、玻璃相固化 使坯体使坯体强度、密度、体度、密度、体积依品种不同都有相依品种不同都有相应变化化 举举例：例：例：例： 质耐火材料将耐火材料将发生：生：（粉化）（粉化） 陶瓷将陶瓷将发生立方向四方和生立方向四方和单斜晶体斜晶体结构的构的转化。化。7/25/202474二、二、烧结1、定、定义：物料物料经高温作用，高温作用，变成具

47、有一定成具有一定强度和气孔率很低（或无气孔）的致密石状物度和气孔率很低（或无气孔）的致密石状物的工的工艺过程。程。 烧结模型模型 烧结传质的的动力力 迁移机制迁移机制7/25/202475烧结系数：系数：式中，为烧结前后的气孔率；烧结前后的强度；系数（多孔材料例外）2 2、衡量烧结强度的方法、衡量烧结强度的方法、衡量烧结强度的方法、衡量烧结强度的方法 灼减、相对密度、体积密度、吸水率、晶体粒径、灼减、相对密度、体积密度、吸水率、晶体粒径、水化强度（碱土金属氧化物制备耐火材料易水化，致水化强度（碱土金属氧化物制备耐火材料易水化，致密时，水化程度减小。密时，水化程度减小。7/25/202476热态

48、接触：接触：质点点间接触增加，接触增加，边界保留；界保留；开始开始阶段：段：质点点间边界消失，新气孔尚未界消失，新气孔尚未形成；形成；形成封形成封闭气孔气孔阶段；段； 烧结过程中物理性能程中物理性能变化（制品尺寸、体化（制品尺寸、体积密度、气孔率）密度、气孔率） 3、耐火材料的烧结过程、耐火材料的烧结过程7/25/2024774、影响烧结的因素、影响烧结的因素 1、物料的、物料的结晶化学特性晶化学特性晶格能，晶格能大，晶格能，晶格能大，键力力强，结构牢固，高构牢固，高温下温下质点的可点的可动性小，性小，烧结困困难；阳离子极性：阳离子极性小的离子阳离子极性：阳离子极性小的离子难以以烧结（难以以烧

49、结）晶粒生晶粒生长：长大大50倍，相倍，相对密度密度95%长大大1500倍，相倍，相对密度密度6080%第二相析出，晶粒第二相析出，晶粒长大大50微米，相微米，相对密度不足密度不足90%7/25/202478 2、物料分散度（粉碎）、物料分散度（粉碎）粉体的表面粉体的表面积越大，越大，质点的可点的可动性越性越强，烧结活性越高活性越高举例：例：就可达到 ，铝矾土亦同样 7/25/202479 3、温度和保温、温度和保温时间型关系，型关系，过于提高于提高烧结温度，延温度，延长烧结时间无益。无益。 4、坯体的致密情况、坯体的致密情况（加（加强质点点间的接触）的接触） 高温下促高温下促进塑性流塑性流动

50、； 加快加快质点点间扩散（增多缺陷数量）。散（增多缺陷数量）。7/25/202480 5、外加、外加剂 作用：作用： 固溶体：固溶体：固溶体：固溶体：增加晶格缺陷，活化晶格，提高增加晶格缺陷，活化晶格，提高烧结驱动力力 液相：液相：液相：液相：表面表面张力毛力毛细管力，促使管力，促使颗粒粒紧密接触和致密密接触和致密 重排；重排； 化合物：化合物：化合物：化合物：不利于不利于烧结致密致密高耐火高耐火层，阻碍，阻碍烧结的的进行；行；晶型晶型转变的体的体积效效应，增加，增加质点点间迁移距离，阻碍迁移距离，阻碍烧结；外加外加剂析出晶界，阻碍晶界移析出晶界，阻碍晶界移动。7/25/2024816、液相性

51、、液相性质 表面表面张力：直接力：直接结合合 粘度：粘度：传质 润湿：湿：产生毛生毛细管力的前提管力的前提 组成成结构：与晶相构：与晶相类似的核前群越少，越似的核前群越少，越有利于析晶有利于析晶7/25/202482 7、气相、气相 增加气孔率（增加气孔率（烧结时形成孤立气孔）形成孤立气孔） 吸附气相薄膜（阻碍直接接触，影响吸附气相薄膜（阻碍直接接触，影响传质） 8、气氛、气氛 气体在固相中溶解度大气体在固相中溶解度大时，能促，能促进烧结，否否则对烧结无益。无益。7/25/202483三、三、烧结制度的确定制度的确定 升温速度、升温速度、烧成最高温度、保温成最高温度、保温时间、冷却速度和、冷却

52、速度和烧成气氛。成气氛。升稳速度和冷却速度；升稳速度和冷却速度；升稳速度和冷却速度；升稳速度和冷却速度； 取决于烧成或冷却时所受的应力作用取决于烧成或冷却时所受的应力作用（温度剃度和热胀冷（温度剃度和热胀冷缩造成的缩造成的“热应力热应力”；制品内部物理化学变化、晶型转变、重结晶和；制品内部物理化学变化、晶型转变、重结晶和晶粒长大等因素造成的晶粒长大等因素造成的“应力应力”。最高烧成温度和保温时间：最高烧成温度和保温时间：最高烧成温度和保温时间：最高烧成温度和保温时间： 最高烧成温度依据制品种类、所用原料性质和使用条最高烧成温度依据制品种类、所用原料性质和使用条件下对制品各种性能要求定。件下对制品各种性能要求定。气氛（氧化、还原、中性）气氛（氧化、还原、中性）气氛（氧化、还原、中性）气氛（氧化、还原、中性） 硅砖：还原气氛；镁砖：弱氧化气氛；硅砖：还原气氛；镁砖：弱氧化气氛； 含碳制品：隔绝空气的还原气氛。含碳制品：隔绝空气的还原气氛。7/25/202484