耐火材料生产技术与设备.pptx

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1、（1）固溶体二元化合物莫来石的组成不是固定的，其Al2O3含量波动于7278%，相当于A3S2A2S之间的化学组成。但习惯上以A3S2表示。（2）莫来石的理论熔点为1910，比重3.083.11，晶体常呈针状、短柱状生长，耐酸碱侵蚀。当Al2O3含量大于78%时，成为具有刚玉的莫来石固溶体。3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础1585E1E2第三章 硅酸铝质耐火材料（3）当Al2O3含量小于72%时，系统的低共熔点E1温度为1585 左右，而该点组成为SiO2:94.5%，Al2O3:5.5%。说明在硅砖生产时，要注意严格控制杂质Al2O3的含量。第1页/共47页第三章 硅酸铝质耐火材料3-

2、1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础（4）在Al2O3含量波动于1572%区间，液相线变化较平坦，说明系统中的液相量随温度升高增加迅速。这一特征决定了粘土砖和二、三等高铝砖的荷软温度都不会太高。（5）当Al2O3含量大于78%时，A3S2-Al2O3系统的低共熔点E2温度为1850左右，说明 I 等高铝砖和刚玉砖的液相生成温度高得多，具有比粘土砖和I、II等高铝砖好得多的耐火性能。例如刚玉砖的荷软温度大于1700。1585E1E2粘土砖：13001400 I、II 等高铝砖：14201500 第2页/共47页3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础（6）实际生产配料中，不可能只是Al2O3、SiO

3、2两种化学成分，因此，其它成分对Al2O3-SiO2系统耐火性能的影响，当是必须考虑的要素。这些成分主要是：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R2O。第3页/共47页3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础 第三组分对铝硅系统的液相形成温度的影响，其中影响最大的是碱金属氧化物R2O。系统组成系统组成低共熔点低共熔点温度温度,温降温降（）系统组成系统组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-NAS610505

4、35A-A3S2-KAS61315535S-A3S2-F2A2S51210375A-A3S2-FA1380470S-A3S2-CAS21340240A-A3S2-CAS21512338S-A3S2-M2A2S51440145A-A3S2-MA1578272S-A3S2-AT1480105A-A3S2-AT1727123 由此可见，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Al2O3含量增加而提高；随R2O、Fe2O3、CaO、MgO等溶剂成分含量增多而降低。第4页/

5、共47页第三章 硅酸铝质耐火材料3-2 粘土质耐火材料的生产一、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为熟料，然后与另一部分生粘土配合制成的Al2O3含量为3048%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：少熟料粘土砖：熟料配比较小，结合（生）粘土配比较大（约2550%）多熟料粘土砖：熟料配比较大，结合（生）粘土配比较小（约1020%）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。而对一些性能要求较低、成型较困难的制品，则通常采用少熟料多生料配比。第5页/共

6、47页1.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。熟料及废砖粗 碎中 碎筛 分 料 仓筒 磨 机细 粉 碎筛下料筛上料结合粘土干 燥粉 碎配 料 仓配 料混 练困 料成 型干 燥烧 成检验包装水、结合剂（骨料）细 粉二、生产工艺第6页/共47页2.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。二是除与熟料共同细

7、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）熟 料粗 碎中 碎筛 分料 仓筒 磨 机细 粉 碎结合粘土干 燥粉 碎筛 分配 料混 练困 料成 型干 燥烧 成 检验包装纸浆废液配 料 仓调制 泥浆第7页/共47页第三章 硅酸铝质耐火材料3-2 粘土质耐火砖的生产三、提高粘土砖高温性能的措施粘土砖的耐火度波动于15801770，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。1.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。3.采用高铝基质（Al2O3/SiO

8、22.55）组成特征的配料。4.采用多熟料配料及混合细磨措施。第8页/共47页3-3 矾土基高铝质耐火材料的生产高铝质制品系指Al2O3含量在48%以上的耐火材料，其分类有两种情况：（一）按制品的Al2O3含量分I 等高铝砖：75%II 等高铝砖：65 75III 等高铝砖：48 65Al2O3含量（二）按制品的矿物组成分低莫来石质高铝制品莫来石质高铝制品莫来石刚玉质制品刚玉莫来石质制品刚玉质高铝制品Al2O3含量渐增第三章 硅酸铝质耐火材料第9页/共47页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料1.化学矿物组成（1）化学组成主要化学组成：Al2O3、SiO2。其中Al2O3波动于45

9、80%。主要杂质组成：Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O。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（YB3271963）：级级 别别化学成分含量（化学成分含量（%）耐火度耐火度（）Al2O3Fe2O3CaO特级品特级品752.00.51770一级品一级品70752.50.61770二级品二级品60702.50.61770三级品三级品55602.50.61770四级品四级品45552.00.71770第10页/共47页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料新的分类方法稍有不同：牌牌号号等等级级Al2O3（%）Al2O3/SiO2比值比

10、值煅烧熟料中煅烧熟料中Al2O3含量含量（%）煅烧熟料中煅烧熟料中相组成情况相组成情况特特A特级特级762090刚玉刚玉AI 级级68765.5208090刚玉、莫来石刚玉、莫来石B1II 等甲级等甲级60682.85.57080莫来石、刚玉莫来石、刚玉B2II 等乙级等乙级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 试验证明：特级、I级及III级矾土比较容易烧结，而II级矾土（尤其是II 等乙级矾土）难以烧结。第11页/共47页3-3 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高岭石型的，且大多是一

11、水硬铝石高岭石型的，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。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。主要矿物组成：水铝石高岭石（Al2O32SiO22H2O）一水硬铝石（-Al2O3H2O）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。一、高铝矾土原料 2.矿物组成第12页/共47页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产一、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：（1）分解阶段

12、（4001200左右）此阶段的主要化学反应是：-Al2O3H2O-Al2O3+H2O400600（刚玉假相）-Al2O3（刚玉）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1100之后，逐渐转变为刚玉。V=27.24%第13页/共47页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料（1）分解阶段（4001200左右）Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO2+2H2O450550（偏高岭石）V=17.2%SiO2（方石英）3(Al2O32SiO2)3Al2O32SiO2+4SiO2 950（一次莫来石）（无定形）3.高铝矾土在加热过程中的化学变化第14页/共47页一

13、、高铝矾土原料（2）二次莫来石化阶段（12001500左右）Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO2+2H2O450550（偏高岭石）3(Al2O32SiO2)3Al2O32SiO2+4SiO2 950（一次莫来石）（无定形）“二次莫来石化过程”系指由高岭石莫来石化后析出的SiO2，与水铝石分解后形成的-Al2O3反应形成莫来石相的过程。即：-Al2O3H2O-Al2O3+H2O400600（刚玉假相）-Al2O3（刚玉）1100+3Al2O32SiO2（二次莫来石）V +10%3.高铝矾土在加热过程中的化学变化第15页/共47页一、高铝矾土原料（2）二次莫来石化阶段（12001500

14、左右）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 I 级矾土的二次莫来石化过程结束于1400 左右，而II级矾土的二次莫来石化过程要到1500 左右才能结束。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，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）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。3.高铝矾土在加热过程中的化学变化第16页/共47页3-3 矾土

15、基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料4.影响高铝矾土烧结的因素（重点！）（1）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，II 级矾土煅烧时最难烧结，其烧结温度与特级矾土相当（16001700 ）。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二次莫来石化过程和液相的数量及组成。a).II 级矾土中的Al2O3含量恰好处于莫来石的理论组成附近（6575%），铝硅比Al2O3/SiO22.55，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。第17页

16、/共47页一、高铝矾土原料4.影响高铝矾土烧结的因素（1）二次莫来石化过程b).在II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的球状或椭球状体，这使得II级矾土的二次莫来石化过程结束的温度最高。总之，促进矾土的二次莫来石化是保证其充分烧结的重要前提，而矾土的烧结则始于其二次莫来石化过程结束的温度。因此，矾土的煅烧温度一般控制为超过其二次莫来石化完成温度大约100200.特级矾土：16001700 I 级矾土：15001600 II 级矾土：16001700 III 级矾土：15001550 各级矾土原料的

17、实际煅烧温度第18页/共47页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产一、高铝矾土原料4.影响高铝矾土烧结的因素（2）液相的数量与组成情况 液相的存在既有助于二次莫来石化的进行，也会促进重结晶过程。在高温作用下，液相将晶粒拉紧在一起并填充晶粒间的空隙，降低料块中的气孔率，促进烧结过程的完成。K2O、Na2O含量增多时，将增加液相量、降低其粘度，结果将明显降低矾土的烧结温度，使烧结范围变窄。实验结果表明，在矾土煅烧时，杂质中的K2O、Na2O全部进入玻璃相。CaO、MgO大部分进入玻璃相。而Fe2O3、TiO2在特级和 I 级矾土中，由于含量高，进入玻璃相较多；但在II 级矾土中，进入结晶相形成固溶体较

18、多。第19页/共47页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产二、矾土基高铝砖的生产工艺要点矾土基高铝砖的生产工艺和前述的多熟料粘土砖生产工艺相似：熟 料粗 碎中 碎筛 分料 仓细 碎结合粘土干 燥粉 碎筛 分配 料混 练困 料成 型干 燥烧 成 检验包装纸浆废液配 料 仓骨料第20页/共47页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产二、矾土基高铝砖的生产工艺要点1.对矾土熟料进行拣选分级，合理使用。即：根据不同等级制品的质量要求，采用相应等级的矾土熟料来生产。衡量矾土熟料质量的指标有：化学组成（Al2O3、SiO2、Fe2O3+TiO2、K2O+Na2O 等含量）；烧结程度（吸水率、体积密度等）。如体积密度

19、要求通常为：特级品3.00，I 级品2.80，II 级品 2.55，III 级品2.45。2.配料。结合剂的选用与用量 结合剂选用：生粘土+纸浆废液 生粘土用量：特等及I、II 等高铝砖不宜太多，一般为5%10%。III 等高铝砖用量较多，一般达1520%。主要考虑生粘土和熟料反应生成二次莫来石、产生体积效应，以及粘土原料带入低熔点杂质的问题。第21页/共47页3-3 矾土基高铝质耐火砖的生产二、矾土基高铝砖的生产工艺要点2.配料。不同质量等级的熟料适当配合使用，有利于改善其基质组成。且这样混合配料时应以邻级原料混配为宜，Al2O3含量高的熟料以细粉加入为宜。3.颗粒级配。一般也采用“粗、中、

20、细”三级配合，并遵循“两头大、中间小”的原则，以求获得最大的生坯密度。另外一项重要措施就是将熟料与生粘土共同细磨，这样有利于控制二次莫来石化反应在基质中进行，减少颗粒表面的二次莫来石化反应。并且使共磨粉中的Al2O3/SiO2稍大于2.55。第22页/共47页二、矾土基高铝砖的生产工艺要点4.烧成温度。严格控制烧成温度和二次莫来石化反应。一般不希望烧成过程中有二次莫来石产生，但这是不可能的结合黏土加入量越多，二次莫来石化效应越大。隧道窑烧成时，特、I、II 等高铝砖的烧成温度一般在15501580之间，III 等高铝砖的烧成温度一般在14301460之间。烧成气氛为氧化气氛。三、高铝制品的性质

21、及应用1.高铝制品属于中性耐火材料；耐火度较高（1770 ）；荷重软化温度1550；但抗热震稳定性较差，不如粘土砖。2.高铝制品的综合性能优于粘土砖，在冶金、建材、石化、电力等工业领域应用非常广泛。如用来砌筑冶金高炉、热风炉、电炉顶、水泥窑烧成带、隧道窑高温带等。第23页/共47页3-4 硅线石族高铝质耐火材料一、原料概况概念：系指采用硅线石族原料生产的高铝质耐火材料。1.硅线石族原料有三种：蓝晶石、硅线石、红柱石，俗称硅线石族原料有三种：蓝晶石、硅线石、红柱石，俗称“三石三石”。它们。它们化学组成相同化学组成相同(Al2O3SiO2，Al2O3：62.92%；SiO2：37.08%)，但结构

22、不，但结构不同。蓝晶石属三斜晶系，后两者属斜方晶系。同。蓝晶石属三斜晶系，后两者属斜方晶系。2.“三石”加热到1300以后，均不可逆地转化为莫来石：3(Al2O3SiO2)3Al2O32SiO2+SiO2（一次莫来石）（无定形）“三石”的莫来石化过程同样伴随有一定的体积膨胀，因此，“三石”原料在某些收缩较大的材料生产中，有时用作膨胀剂。它们的部分物理性质及高温转化性能如下表所示。第24页/共47页3-4 硅线石族高铝质耐火材料一、原料概况项项 目目蓝晶石蓝晶石硅线石硅线石红柱石红柱石晶晶 系系三方三方斜方斜方斜方斜方结构特征结构特征岛状岛状链状链状岛状岛状生料外观颜色生料外观颜色青、蓝色青、蓝

23、色灰色、白褐色灰色、白褐色淡红、肉红色淡红、肉红色密度（密度（g/cm3）3.533.653.233.273.133.16相对硬度相对硬度/C轴轴 5.5C轴轴 6.5767.57.5开始或快速转化温度开始或快速转化温度13001350约约 1540约约1400转化速度转化速度快快慢慢中中体积效应体积效应(%)+1618+78+35莫来石结晶大小莫来石结晶大小35m35m3m3m20m20m“三石”矿物的部分物理性质及加热变化情况第25页/共47页3-4 硅线石族高铝质耐火材料二、硅线石族高铝制品的生产工艺1.硅线石族高铝制品的生产工艺过程与矾土基高铝制品的相同。硅线石族高铝制品的生产工艺过程

24、与矾土基高铝制品的相同。2.几点说明：（1）红柱石基高铝砖可采用部分生料配料，因为其莫来石化的体积效应最小。（2）用硅线石生料生产高铝砖时，应在较高温度下烧成，因为硅线石的莫来石化反应开始温度较高（1500）。（3）硅线石族原料生产高铝砖时，不宜采用生粘土，可在基质中适当加入工业氧化铝，以提高制品中的莫来石含量。第26页/共47页3-5 莫来石质耐火材料一、烧结莫来石制品绪言1.概念莫来石质耐火材料 系指以合成莫来石为主要原料制成的、以莫来石为主晶相的耐火材料。2.分类烧结莫来石制品：以合成莫来石为骨料、以莫来石细粉（或白刚玉细粉、石英细粉）及高纯度粘土等为基质，经高温烧成得到的莫来石质制品。

25、熔铸莫来石制品：以高铝矾土或工业氧化铝、粘土或石英进行配料，经熔融、浇铸、退火处理而成的莫来石质制品。（一）原料合成莫来石烧结莫来石电熔莫来石第27页/共47页3-5 莫来石质耐火材料一、烧结莫来石制品（一）原料合成莫来石烧结莫来石电熔莫来石合成莫来石的生产工艺过程为：高温熔融原 料配 料细 磨/混合压块或成球高温煅烧冷却 破粉碎 筛分备用第28页/共47页一、烧结莫来石制品（一）原料合成莫来石1.烧结法合成莫来石A.配料类型a).天然高铝矾土+高岭土b).工业氧化铝+粘土c).工业氧化铝+硅石d).工业氧化铝+高铝矾土（或“三石”精矿）e).刚玉+硅石 我国生产配方以 a)、b)两种为主。注

26、意使Al2O3的配比量稍高于莫来石的理论铝含量，以减少刚玉相含量。B.合成工艺路线类型3-5 莫来石质耐火材料第29页/共47页一、烧结莫来石制品1.烧结法合成莫来石B.合成工艺路线类型a).配合料 干混、细磨 成球 回转窑煅烧b).配合料 湿磨 压滤 块体料 回转窑煅烧c).配合料 干混、细磨 加水练泥 压成料块 隧道窑煅烧C.质量影响因素b).配合料的细度：主要影响合成莫来石的烧结温度。烧结法合成莫来石主要依靠Al2O3与SiO2间的固相反应来完成，提高原料的细度，无疑将加速莫来石的合成速率，以及合成莫来石的烧结程度。a).煅烧温度：采用纯净的Al2O3与SiO2原料合成莫来石时，一般在1

27、200左右即开始形成，到1650 时反应完成，但此时莫来石晶体发育不完善，到1700 以后才能发育好。故这种情况下，合成莫来石的煅烧温度应 1700。当采用天然原料配料时，煅烧温度可稍低些。3-5 莫来石质耐火材料第30页/共47页一、烧结莫来石制品1.烧结法合成莫来石C.质量影响因素c).原料的纯度：少量杂质的存在即可降低合成料中莫来石的含量。实验证明，危害最大的是R2O，它们在高温下可促使莫来石分解，融入玻璃相。Fe2O3 能延缓莫来石化反应的进程。TiO2少量存在时促进莫来石化反应和莫来石晶体生长部分Ti4+进入A3S2晶格，形成有限固溶体；但大量存在的TiO2会起助熔作用。2.电熔法合

28、成莫来石以工业氧化铝（或优质矾土熟料）、高纯硅石为原料，经配料、混合均匀后，投入电弧炉中熔融，再冷却成莫来石熔块，然后将莫来石熔块粉碎、酸洗净化制成不同粒度的原料使用。控制的工艺参数主要是：熔融温度和时间、冷却速度等。3-5 莫来石质耐火材料第31页/共47页一、烧结莫来石制品（二）烧结莫来石制品的生产工艺 无论采用烧结莫来石作原料，还是采用电熔莫来石作原料，烧结莫来石耐火材料的生产工艺过程都与高铝制品的生产工艺相似。需要注意的工艺要点是：准确配料（颗粒级配、骨料与细粉之比例）、混合均匀、高压成型、充分烧结。烧成温度：采用烧结莫来石作骨料时 1550 1600；采用电熔莫来石为骨料时 1700

29、 。二、熔铸莫来石制品1.熔铸莫来石制品的生产工艺过程3-5 莫来石质耐火材料第32页/共47页二、熔铸莫来石制品1.熔铸莫来石制品的生产工艺过程原 料配 料混 合 熔 融浇注成型冷却析晶 退 火 冷加工检验包装（1）原料。用以生产熔铸莫来石制品的原料主要是矾土熟料或工业氧化铝、粘土或硅石。（2）配料组成。正确选择配料组成是制取莫来石含量高、刚玉和玻璃相含量低的熔铸莫来石耐火材料的首要工艺条件。3-5 莫来石质耐火材料第33页/共47页二、熔铸莫来石制品1.熔铸莫来石制品的生产工艺过程（2）配料组成。莫来石固溶体的组成介于A3S2A2S之间，铝硅比(Al2O3/SiO2)介于2.55 3.39

30、（Al2O3:72%78%）之间。另外，实践证明，接近于A3S2Al2O3系统低共熔点组成（Al2O3:79%）的物系，熔融后的熔液具有较好的流动性，能够在其冷却析晶时容易生成均匀细小的晶粒。因此，从理论上讲，配料组成宜采用偏高的铝硅比（2.82.9）。但是，另一方面，由于高温下物料中的SiO2会损失一部分，使Al2O3含量相对增多，这样就有可能使铝硅比超过3.0。因此，实际生产中，铝硅比一般控制的偏低些，通常在 2.50 左右。3-5 莫来石质耐火材料第34页/共47页二、熔铸莫来石制品（2）配料组成。高温下致使SiO2 损失的两个原因：i)高温下部分SiO2 挥发。ii)部分SiO2 被还

31、原剂 C 还原，进而与金属铁化合生成硅铁（FeSi），从熔液中分离出来：2SiO2+Fe2O3+7C 2FeSi+7CO（3）熔融。电弧炉、间歇式作业；低电压（150190V）大电流（16001900A）作业制度。熔融温度在19002200之间，能耗 约25003000 KWh/t 制品。加入的还原剂有两种选择：木炭或焦炭。还原剂的加入量视原料中的Fe2O3含量而定，不宜过多。否则会使SiO2被还原的数量过多，影响莫来石的生成量。另外，为使熔融过程中产生的气体易于逸出，通常在配料中环加入适量的木屑。3-5 莫来石质耐火材料第35页/共47页二、熔铸莫来石制品（4）浇注。（5）冷却析晶。浇注用模

32、型由（高纯度石英砂+结合剂）制成。对于熔铸莫来石制品而言，希望其中含尽量多的莫来石晶相，少含玻璃相和刚玉相，且析出的莫来石相呈纤维状或细晶结构，因此，冷却速度的控制极为重要。研究表明，当所用原料很纯、物系中只有Al2O3和SiO2时，形成的莫来石为一致熔化合物，则熔体析晶时会直接析出莫来石、而不会析出刚玉。E1E2CSMAL+ML+MS+MA+M3-5 莫来石质耐火材料E1E2CSMAL+ML+MS+MA+M第36页/共47页二、熔铸莫来石制品（5）冷却析晶。当物系中除了Al2O3和SiO2外，还有一定量的熔剂时，莫来石即成为不一致熔化合物，则熔体析晶时将首先会析出刚玉、而不会析出莫来石。待温

33、度降至17501800以下时，莫来石才会开始析出。ECSMAL+MS+MA+MPQtqtpL+A 所以，应尽量缩短熔体由tq 冷却至 tp的时间。而在 tp 以下，则要缓慢冷却，甚至在 tp 时进行适当的保温，以便使先前析出的刚玉晶粒与液相作用，形成莫来石：Lp+A M3-5 莫来石质耐火材料第37页/共47页二、熔铸莫来石制品（6）退火 退火处理的必要性 退火处理工艺自退火：利用铸模自身外部的隔热层减缓铸件的冷却速度外部供热退火：采用隧道窑式退火炉退火 退火范围：18001100 冷却速度：6070/h（7）冷加工。必要性：模型尺寸欠准确；铸件上下收缩不一致，上面收缩大；表面皱折不光滑等。加

34、工方法：采用粗粒金刚石砂轮切割、打磨。3-5 莫来石质耐火材料第38页/共47页3-6 刚玉质耐火材料绪言1.概念：Al2O3含量90%的高铝制品。2.分类依生产工艺分为两类烧结氧化铝制品电熔刚玉制品一、烧结氧化铝制品生产工艺过程：原 料预 烧熟料细磨 酸 洗水 洗配 料 混合均匀成 型检验包装干燥（备用）干 燥 烧 成外加剂烧结助剂第39页/共47页一、烧结氧化铝制品1.原料预烧：烧结氧化铝制品所用的原料是工业氧化铝（-Al-Al2 2O O3 3）。由于-Al2 2O3 3 -Al2 2O3 3伴有较大的体积效应（15%），因此，需要对原料-Al2 2O3 3进行预烧（13501600）。

35、另外，-Al2O3很难烧结，因此，通常可加入13%的硼酸（H3BO3）作为烧结剂。硼酸的加入作用有三：加速-Al2O3 向-Al2O3 转化并促进烧结过程，即缩短预烧时间；降低预烧温度；提高原料纯度原料中的有害杂质Na2O将与H3BO3作用，生成挥发性化合物硼酸钠逸出。2.成型：成型方法主要根据制品的质量要求、形状、大小等因素确定。常用成型方法有：2.1 注浆法用于薄壁、中空制品及形状复杂制品的成型。2.2 挤压法可塑法，用于小件、形状复杂的制品成型。2.3 机压法（或捣打法）适用于大型制品成型3.烧成：烧成温度在16001800 之间选择。3-6 刚玉质耐火材料第40页/共47页二、再结合烧

36、结刚玉制品1.概念：以烧结氧化铝（即烧结刚玉）为骨料，以刚玉细粉为基质进行配料，经成型、干燥、烧结而成。主要分两种：高纯烧结刚玉制品、普通烧结刚玉制品。烧结刚玉颗粒料配 料 混练困料成 型检验包装 干 燥 烧 成外加剂烧 结 刚 玉 细粉 再结合烧结刚玉制品的生产工艺过程：其 它 组 成 细粉“烧结刚玉制品”与“再结合烧结刚玉制品”的区别：前者配料中大部分是刚玉细粉，由细粉成型的坯体经高温烧结。后者是“刚玉颗粒+细粉”配料，配料中大部分是颗粒料，颗粒间经高温煅烧后产生再结合。显然，后者的烧成温度要高于前者。3-6 刚玉质耐火材料第41页/共47页二、再结合烧结刚玉制品 再结合烧结刚玉制品的生产

37、工艺过程：烧结刚玉颗粒料配 料 混练困料成 型检验包装 干 燥 烧 成外加剂烧 结 刚 玉 细粉其 它 组 成 细粉注：1）在高纯烧结刚玉制品的生产中，颗粒料和细粉是采用成分相同的纯刚玉熟料，不加入第二组份的细粉。2）在普通烧结刚玉制品的生产中，一般还加入不足10%的第二组份，如合成莫来石熟料等。3）刚玉制品必须在高温下烧成，烧成温度可在16501800之间选择，高纯制品甚至在1850 下烧成。3-6 刚玉质耐火材料第42页/共47页三、再结合电熔刚玉制品1.概念：以电熔刚玉颗粒为骨料，以电熔刚玉细粉或烧结刚玉细粉为基质进行配料，并经成型、干燥、烧结而成。电熔刚玉颗粒料配 料 混练困料成 型检

38、验包装 干 燥 烧 成外加剂电熔或烧结刚玉粉2.再结合电熔刚玉制品的生产工艺过程：2.1 原料电熔刚玉 电熔刚玉的主要品种有：电熔白刚玉、电熔棕刚玉、致密电熔刚玉、亚白刚玉、青刚玉等。实际上，亚白刚玉是矾土基的致密电熔刚玉，其理化指标与致密电熔刚玉相当。青刚玉是高铁含量矾土基的电熔刚玉。这些刚玉原料的主要区别如下：3-6 刚玉质耐火材料第43页/共47页三、再结合电熔刚玉制品2.1 原料电熔刚玉 项项 目目所所 用用主要原料主要原料刚玉成品刚玉成品密度（密度（g/cm3）气孔率气孔率（%）Al2O3含量含量（%）电熔白刚玉电熔白刚玉-Al2O3 或或-Al2O3 3.90610 99电熔棕刚玉

39、电熔棕刚玉天然铝矾土天然铝矾土 3.90 94.5（SiO2+TiO2）7.0致密电熔刚玉致密电熔刚玉-Al2O3 3.80 4 98亚白刚玉亚白刚玉铝矾土（特、铝矾土（特、I级）级）3.80 4 98青刚玉青刚玉高铁铝矾土熟料高铁铝矾土熟料3.703.90 80（耐火原料）（耐火原料）73（磨料用）（磨料用）常用刚玉原料的主要区别3-6 刚玉质耐火材料第44页/共47页三、再结合电熔刚玉制品2.2 生产工艺要点 1）保证刚玉原料的纯度。采用电熔棕刚玉为原料时，需将棕刚玉熔块砸碎后拣选，除去其中夹带的硅铁合金或其他杂质成分。白刚玉也要拣出成片状结晶的高铝酸钠（Na2O11Al2O3），以及其他

40、低熔物。2）采取多级配料，减少中间颗粒，适当增加细粉量。3）混合均匀，控制加水量（约34%）。4）高压成型，保证生坯成型密度。5）高温烧成，确保制品烧结。电熔刚玉制品的纯度高，烧结困难，需要在1800以上烧成。3-6 刚玉质耐火材料第45页/共47页本章作业：1.矾土基高铝质耐火材料的概念及分类。矾土基高铝质耐火材料的概念及分类。2.说明高铝矾土原料的矿物组成。说明高铝矾土原料的矿物组成。3.说明高铝矾土原料在加热过程中的化学变化。说明高铝矾土原料在加热过程中的化学变化。4.影响矾土原料烧结的因素有哪些？说明影响矾土原料烧结的因素有哪些？说明“二次莫来石化二次莫来石化”过过程对矾土烧结的影响。程对矾土烧结的影响。5.写出矾土基高铝砖的生产工艺过程（流程）。写出矾土基高铝砖的生产工艺过程（流程）。7.说明影响烧结法合成莫来石质量的因素。说明影响烧结法合成莫来石质量的因素。第46页/共47页感谢您的观看！第47页/共47页