耐火材料生产技术与设备优秀PPT.ppt
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1、耐火材料生产技术与设备耐火材料生产技术与设备现在学习的是第1页,共48页3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础硅酸铝质耐火材料生产的理化基础硅酸铝质耐火材料以硅酸铝质耐火材料以SiO2和和Al2O3为基本化学组成,杂质成分通常是为基本化学组成,杂质成分通常是TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、RO2等。因此,等。因此,Al2O3SiO2系相图是这类耐火材料的理化基础。系相图是这类耐火材料的理化基础。1585第三章第三章 硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料现在学习的是第2页,共48页(1)固固溶溶体体二二元元化化合合物物莫莫来来石石的的组组成成不不是是固固定定的的,其其Al2O3含含量量波波动动
2、于于7278%,相相当当于于A3S2A2S之之间间的的化化学学组组成成。但习惯上以但习惯上以A3S2表示。表示。(2)莫莫来来石石的的理理论论熔熔点点为为1910,比比重重3.083.11,晶晶体体常常呈呈针针状状、短短柱柱状状生生长长,耐耐酸酸碱碱侵侵蚀蚀。当当Al2O3含含量量大大于于78%时时,成成为为具具有有刚刚玉玉的的莫莫来石固溶体。来石固溶体。3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础硅酸铝质耐火材料生产的理化基础1585E1E2第三章第三章 硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料(3)当)当Al2O3含量小于含量小于72%时,系统时,系统的的低低共共熔熔点点E1温温度度为为1585 左左右
3、右,而而该该点点组组成成为为SiO2:94.5%,Al2O3:5.5%。说说明明在在硅硅砖生产时,要注意严格控制杂质砖生产时,要注意严格控制杂质Al2O3的含量。的含量。现在学习的是第3页,共48页第三章第三章 硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础硅酸铝质耐火材料生产的理化基础(4)在在Al2O3含含量量波波动动于于1572%区区间间,液液相相线线变变化化较较平平坦坦,说说明明系系统统中中的的液液相相量量随随温温度度升升高高增增加加迅迅速速。这这一一特特征征决决定定了了粘粘土土砖砖和和二二、三三等等高高铝铝砖砖的的荷荷软软温温度度都不会太高。都不会太高。(5)
4、当当Al2O3含含量量大大于于78%时时,A3S2-Al2O3系系统统的的低低共共熔熔点点E2温温度度为为1850左左右右,说说明明 I 等等高高铝铝砖砖和和刚刚玉玉砖砖的的液液相相生生成成温温度度高高得得多多,具具有有比比粘粘土土砖砖和和I、II等等高高铝铝砖砖好好得得多多的的耐耐火火性性能能。例例如如刚刚玉玉砖砖的的荷荷软软温度大于温度大于1700。1585E1E2粘土砖:粘土砖:13001400 I、II 等高铝砖:等高铝砖:14201500 现在学习的是第4页,共48页3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础硅酸铝质耐火材料生产的理化基础(6)实实际际生生产产配配料料中中,不不可可能能只
5、只是是Al2O3、SiO2两两种种化化学学成成分分,因因此此,其其它它成成分分对对Al2O3-SiO2系系统统耐耐火火性性能能的的影影响响,当当是是必必须须考考虑虑的的要要素素。这这些些成成分分主主要要是是:CaO、MgO、TiO2、Fe2O3、R2O等,它们的加入对铝硅系统的液相形成温度都有较大影响,尤其是等,它们的加入对铝硅系统的液相形成温度都有较大影响,尤其是R2O。现在学习的是第5页,共48页3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础硅酸铝质耐火材料生产的理化基础 第第三三组组分分对对铝铝硅硅系系统统的的液液相相形形成成温温度度的的影影响响,其其中中影影响响最最大大的的是是碱碱金金属属氧化
6、物氧化物R2O。系系统组统组成成低共熔点低共熔点温度温度,温降温降()系系统组统组成成低共熔点低共熔点温度温度,温降温降()S-A3S21585A-A3S21850S-A3S2-KAS6985600A-A3S2-NAS61104746S-A3S2-NAS61050535A-A3S2-KAS61315535S-A3S2-F2A2S51210375A-A3S2-FA1380470S-A3S2-CAS21340240A-A3S2-CAS21512338S-A3S2-M2A2S51440145A-A3S2-MA1578272S-A3S2-AT1480105A-A3S2-AT1727123 由此可见,由
7、此可见,R2O危害最大,即使含量很低(危害最大,即使含量很低(1%),就能使制品在),就能使制品在1000 左右生成液相。左右生成液相。使用过程中,碱性熔渣或气体均对硅酸铝质的制品有严重侵蚀作用。使用过程中,碱性熔渣或气体均对硅酸铝质的制品有严重侵蚀作用。对于铝硅系耐火材料,其高温性能随其中的对于铝硅系耐火材料,其高温性能随其中的Al2O3含量增加而提高;随含量增加而提高;随R2O、Fe2O3、CaO、MgO等溶剂成分含量增多而降低。等溶剂成分含量增多而降低。现在学习的是第6页,共48页第三章第三章 硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料3-2 粘土质耐火材料的生产粘土质耐火材料的生产一、概念、分类
8、一、概念、分类1.粘土质耐火材料是采用天然耐火粘土为原料,将大部分耐火粘土预先煅烧粘土质耐火材料是采用天然耐火粘土为原料,将大部分耐火粘土预先煅烧为熟料,然后与另一部分生粘土配合制成的为熟料,然后与另一部分生粘土配合制成的Al2O3含量为含量为3048%的耐火材料。的耐火材料。2.粘土质耐火材料从生产工艺上大致可分为两类:粘土质耐火材料从生产工艺上大致可分为两类:少熟料粘土砖:少熟料粘土砖:熟料配比较小,结合(生)粘土配比较大(约熟料配比较小,结合(生)粘土配比较大(约2550%)多熟料粘土砖:多熟料粘土砖:熟料配比较大,结合(生)粘土配比较小(约熟料配比较大,结合(生)粘土配比较小(约102
9、0%)性能要求较高的制品一般采用多熟料配方,如高炉砖、盛钢桶砖等制品的生产。性能要求较高的制品一般采用多熟料配方,如高炉砖、盛钢桶砖等制品的生产。多熟料配比容易获得较理想的内部显微结构和准确的外形尺寸。而对一些性能要求多熟料配比容易获得较理想的内部显微结构和准确的外形尺寸。而对一些性能要求较低、成型较困难的制品,则通常采用少熟料多生料配比。较低、成型较困难的制品,则通常采用少熟料多生料配比。现在学习的是第7页,共48页1.少熟料粘土砖生产工艺少熟料粘土砖生产工艺 特点:特点:1.废砖被少量配入。废砖被少量配入。2.生粘土单独细粉碎后配入。生粘土单独细粉碎后配入。熟料及废砖熟料及废砖粗粗 碎碎中
10、中 碎碎筛筛 分分 料料 仓仓筒筒 磨磨 机机细细 粉粉 碎碎筛下料筛下料筛上料筛上料结合粘土结合粘土干干 燥燥粉粉 碎碎配配 料料 仓仓配配 料料混混 练练困困 料料成成 型型干干 燥燥烧烧 成成检验包装检验包装水、结合剂水、结合剂(骨料骨料)细细 粉粉二、生产工艺二、生产工艺现在学习的是第8页,共48页2.多熟料粘土砖生产工艺多熟料粘土砖生产工艺 特点:特点:1.废砖不配入。废砖不配入。2.生粘土的两种用法:生粘土的两种用法:一是与一是与熟料共同细磨,以保证其在细熟料共同细磨,以保证其在细粉中分布均匀,充分发挥结合粉中分布均匀,充分发挥结合剂作用。二是除与熟料共同细剂作用。二是除与熟料共同
11、细磨外,还用部分生粘土调制成磨外,还用部分生粘土调制成泥浆形式,在混练时加入。泥浆形式,在混练时加入。筛下料(骨料)筛下料(骨料)熟熟 料料粗粗 碎碎中中 碎碎筛筛 分分料料 仓仓筒筒 磨磨 机机细细 粉粉 碎碎结合粘土结合粘土干干 燥燥粉粉 碎碎筛筛 分分配配 料料混混 练练困困 料料成成 型型干干 燥燥烧烧 成成 检验包装检验包装纸浆废液纸浆废液配配 料料 仓仓调制调制 泥浆泥浆现在学习的是第9页,共48页第三章第三章 硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料3-2 粘土质耐火砖的生产粘土质耐火砖的生产三、提高粘土砖高温性能的措施三、提高粘土砖高温性能的措施粘土砖的耐火度波动于粘土砖的耐火度波动于
12、15801770,热震稳定性较好,但荷重软化温,热震稳定性较好,但荷重软化温度较低,原因是不具网络骨架结构,玻璃相含量较多。度较低,原因是不具网络骨架结构,玻璃相含量较多。1.降低粘土原料的杂质(尤其是碱金属氧化物)含量。降低粘土原料的杂质(尤其是碱金属氧化物)含量。2.适当提高烧成温度,使制品具有致密结构。适当提高烧成温度,使制品具有致密结构。3.采用高铝基质(采用高铝基质(Al2O3/SiO22.55)组成特征的配料。)组成特征的配料。4.采用多熟料配料及混合细磨措施。采用多熟料配料及混合细磨措施。现在学习的是第10页,共48页3-3 矾土基高铝质耐火材料的生产矾土基高铝质耐火材料的生产高
13、铝质制品系指高铝质制品系指Al2O3含量在含量在48%以上的耐火材料,其分类有两种情况:以上的耐火材料,其分类有两种情况:(一)按制品的(一)按制品的Al2O3含量分含量分I 等高铝砖:等高铝砖:75%II 等高铝砖:等高铝砖:65 75III 等高铝砖:等高铝砖:48 65Al2O3含量含量(二)按制品的矿物组成分(二)按制品的矿物组成分低莫来石质高铝制品低莫来石质高铝制品莫来石质高铝制品莫来石质高铝制品莫来石莫来石刚玉质制品刚玉质制品刚玉刚玉莫来石质制品莫来石质制品刚玉质高铝制品刚玉质高铝制品Al2O3含量渐增含量渐增第三章第三章 硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料现在学习的是第11页,共4
14、8页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料1.化学矿物组成化学矿物组成(1)化学组成)化学组成主要化学组成:主要化学组成:Al2O3、SiO2。其中。其中Al2O3波动于波动于4580%。主要杂质组成:主要杂质组成:Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O。总含量为总含量为2.56.0%。关于耐火材料生产用铝土原料(生料)分类的技术条件(关于耐火材料生产用铝土原料(生料)分类的技术条件(YB3271963):):级级 别别化学成分含量(化学成分含量(%)耐火度耐火度()Al2O3Fe2O3CaO特特级级品品752.00.51770
15、一一级级品品70752.50.61770二二级级品品60702.50.61770三三级级品品55602.50.61770四四级级品品45552.00.71770现在学习的是第12页,共48页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料新的分类方法稍有不同:新的分类方法稍有不同:牌牌号号等等级级Al2O3(%)Al2O3/SiO2比比值值煅煅烧烧熟料中熟料中Al2O3含量(含量(%)煅煅烧烧熟料中熟料中相相组组成情况成情况特特A特特级级762090刚刚玉玉AI 级级68765.5208090刚刚玉、莫来石玉、莫来石B1II 等甲等甲级级60682.85
16、.57080莫来石、莫来石、刚刚玉玉B2II 等乙等乙级级52601.82.86070莫来石莫来石CIII 级级42521.01.84860莫来石、玻璃相莫来石、玻璃相 1.化学组成化学组成 试验证明:特级、试验证明:特级、I级及级及III级矾土比较容易烧结,而级矾土比较容易烧结,而II级矾土(尤其是级矾土(尤其是II 等乙级矾等乙级矾土)难以烧结。土)难以烧结。现在学习的是第13页,共48页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产 我国所产铝矾土基本上是水铝石我国所产铝矾土基本上是水铝石高岭石型的,且大多是一水硬铝石高岭石型的,且大多是一水硬铝石高岭石高岭石型的,也有少部分地
17、区出产的铝矾土属于一水软铝石型的,也有少部分地区出产的铝矾土属于一水软铝石高岭石型的。高岭石型的。常见杂质矿物:铁质矿物、金红石、三水铝石(常见杂质矿物:铁质矿物、金红石、三水铝石(-Al2O33H2O),),以及滑石、白云石、叶腊石、绢云母、长石等。以及滑石、白云石、叶腊石、绢云母、长石等。主要矿物组成:主要矿物组成:水铝石水铝石高岭石高岭石(Al2O32SiO22H2O)一水硬铝石(一水硬铝石(-Al2O3H2O)一水软铝石(一水软铝石(-Al2O3H2O)无疑,矾土矿中的水铝石含量越高,则其等级越高,耐火度越高。无疑,矾土矿中的水铝石含量越高,则其等级越高,耐火度越高。一、高铝矾土原料一
18、、高铝矾土原料 2.矿物组成矿物组成现在学习的是第14页,共48页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料3.高铝矾土在加热过程中的化学变化高铝矾土在加热过程中的化学变化 高铝矾土在加热过程中的化学变化是其中各种矿物加热变化的综合反映。其烧结高铝矾土在加热过程中的化学变化是其中各种矿物加热变化的综合反映。其烧结过程大致可分为三个阶段:过程大致可分为三个阶段:(1)分解阶段()分解阶段(4001200左右)左右)此阶段的主要化学反应是:此阶段的主要化学反应是:-Al2O3H2O-Al2O3+H2O400600(刚玉假相)(刚玉假相)-Al2O3(刚
19、玉)玉)1100水铝石分解后形成的刚玉假相仍保持水铝石之外形,在温度高于水铝石分解后形成的刚玉假相仍保持水铝石之外形,在温度高于1100之后,逐渐转变为刚玉。之后,逐渐转变为刚玉。V=27.24%现在学习的是第15页,共48页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料(1)分解阶段()分解阶段(4001200左右)左右)Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO2+2H2O450550(偏高岭石)(偏高岭石)V=17.2%SiO2(方石英)(方石英)3(Al2O32SiO2)3Al2O32SiO2+4SiO2 950(一次莫来石)(一次莫来石)
20、(无定形)(无定形)3.高铝矾土在加热过程中的化学变化高铝矾土在加热过程中的化学变化现在学习的是第16页,共48页一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料(2)二次莫来石化阶段()二次莫来石化阶段(12001500左右)左右)Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO2+2H2O450550(偏高岭石)(偏高岭石)3(Al2O32SiO2)3Al2O32SiO2+4SiO2 950(一次莫来石)(一次莫来石)(无定形)(无定形)“二次莫来石化过程二次莫来石化过程”系指由高岭石莫来石化后析出的系指由高岭石莫来石化后析出的SiO2,与,与水铝石水铝石分解后形成的分解后形成的-Al2O3反应形成莫来石相
21、的过程。即:反应形成莫来石相的过程。即:-Al2O3H2O-Al2O3+H2O400600(刚玉假相)(刚玉假相)-Al2O3(刚玉)玉)1100+3Al2O32SiO2(二次莫来石)(二次莫来石)V +10%3.高铝矾土在加热过程中的化学变化高铝矾土在加热过程中的化学变化现在学习的是第17页,共48页一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料(2)二次莫来石化阶段()二次莫来石化阶段(12001500左右)左右)二次莫来石化的完成温度因铝矾土中的二次莫来石化的完成温度因铝矾土中的Al2O3/SiO2比值不同而不同。如比值不同而不同。如 I 级矾土的二次级矾土的二次莫来石化过程结束于莫来石化过程结束于1
22、400 左右,而左右,而II级矾土的二次莫来石化过程要到级矾土的二次莫来石化过程要到1500 左右才能结左右才能结束。束。在二次莫来石化过程的同时,矾土中的杂质与在二次莫来石化过程的同时,矾土中的杂质与SiO2、Al2O3反应形成液相,部分反应形成液相,部分TiO2、Fe2O3固溶入莫来石和刚玉晶体。液相的存在既有助于二次莫来石化的进行,固溶入莫来石和刚玉晶体。液相的存在既有助于二次莫来石化的进行,也为重结晶提供了条件。也为重结晶提供了条件。(3)重结晶阶段(始于二次莫来石化趋于完成时,止于烧结结束)重结晶阶段(始于二次莫来石化趋于完成时,止于烧结结束)该阶段的物理变化表现为:莫来石和刚玉晶体
23、发育长大;气孔缩小、逐该阶段的物理变化表现为:莫来石和刚玉晶体发育长大;气孔缩小、逐渐消失;料块逐渐致密并烧结,吸水率迅速降低。渐消失;料块逐渐致密并烧结,吸水率迅速降低。3.高铝矾土在加热过程中的化学变化高铝矾土在加热过程中的化学变化现在学习的是第18页,共48页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料4.影响高铝矾土烧结的因素影响高铝矾土烧结的因素(重点!)(重点!)(1)二次莫来石化过程)二次莫来石化过程 二次莫来石化过程对铝矾土的烧结影响很大。实验表明,二次莫来石化过程对铝矾土的烧结影响很大。实验表明,II 级矾土煅烧时最级矾土煅烧时最难
24、烧结,其烧结温度与特级矾土相当(难烧结,其烧结温度与特级矾土相当(16001700 )。其原因在于:)。其原因在于:矾土的烧结,既意味着其中二次莫来石化过程的完善,亦意味着矾土的烧结,既意味着其中二次莫来石化过程的完善,亦意味着重结晶过程进行了适当的程度。因此,重结晶过程进行了适当的程度。因此,影响铝矾土烧结的因素主要是影响铝矾土烧结的因素主要是二次莫来石化过程和液相的数量及组成。二次莫来石化过程和液相的数量及组成。a).II 级矾土中的级矾土中的Al2O3含量恰好处于莫来石的理论组成附近(含量恰好处于莫来石的理论组成附近(6575%),铝硅比),铝硅比Al2O3/SiO22.55,因此烧结过
25、程中生成的莫来石量最大,二次莫,因此烧结过程中生成的莫来石量最大,二次莫来石化过程最长,产生的体积膨胀最大,使得烧结困难。来石化过程最长,产生的体积膨胀最大,使得烧结困难。现在学习的是第19页,共48页一、高铝矾土原料一、高铝矾土原料4.影响高铝矾土烧结的因素影响高铝矾土烧结的因素(1)二次莫来石化过程)二次莫来石化过程b).在在II级矾土矿物组成中,高岭石和水铝石接近于各占约级矾土矿物组成中,高岭石和水铝石接近于各占约50%(51.5/48.5),其组织结构最不均匀,含有许多结构致密、大小不等且分布不均),其组织结构最不均匀,含有许多结构致密、大小不等且分布不均的球状或椭球状体,这使得的球状
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