第3章耐火材料生产过程ppt课件

1、第三章第三章 耐火材料生产基本工艺过程耐火材料生产基本工艺过程绪绪 言言定型耐火材料的一般生产工艺过程如下：定型耐火材料的一般生产工艺过程如下： 煅烧、分级和破粉碎是不可缺少的原料预处理加工工序。煅烧、分级和破粉碎是不可缺少的原料预处理加工工序。 原料的煅烧和分级实际上已经在矿业公司进行了，但是在耐火原料的煅烧和分级实际上已经在矿业公司进行了，但是在耐火材料生产企业，这两项加工工序通常仍然是设置有的。材料生产企业，这两项加工工序通常仍然是设置有的。成成 型型原原 料料配配 料料混混 练练干干 燥燥烧烧 成成煅煅 烧烧检验包装检验包装困困 料料拣选分级拣选分级破粉碎破粉碎3-1 耐火原料的加工处

2、理耐火原料的加工处理一、原料的煅烧一、原料的煅烧 1. 原料预烧的必要性原料预烧的必要性目前已无全生料配料的耐火材料生产模式目前已无全生料配料的耐火材料生产模式（1熟料配料能保证制品烧成后的尺寸准确性，以及制品的体积稳熟料配料能保证制品烧成后的尺寸准确性，以及制品的体积稳定性。定性。（2熟料配料有利于改善制品的矿物组成及显微组织结构，从而保熟料配料有利于改善制品的矿物组成及显微组织结构，从而保证制品具有良好的使用性能。证制品具有良好的使用性能。（3熟料配料有利于缩短制品的烧成周期，提高生产效率和烧成合熟料配料有利于缩短制品的烧成周期，提高生产效率和烧成合格率。格率。 2. 原料煅烧工艺分类原料

3、煅烧工艺分类活化煅烧活化煅烧死死 烧烧二步煅烧：轻烧二步煅烧：轻烧制坯制坯死烧死烧一次烧结一次烧结或者或者第三章第三章 耐火材料生产基本工艺过程耐火材料生产基本工艺过程（1活化煅烧：使原料全部或部分组份得到活化，变为活性状态的煅活化煅烧：使原料全部或部分组份得到活化，变为活性状态的煅烧过程。如加入适当的添加剂，促使物料体系发生一些相变或分解反应烧过程。如加入适当的添加剂，促使物料体系发生一些相变或分解反应而使组份活化。而使组份活化。（2死烧：使原料全部达到完全烧结。死烧：使原料全部达到完全烧结。二、原料的拣选分级二、原料的拣选分级 1. 原料分级的必要性原料分级的必要性（1保证优质品的质量化学

4、矿物组成）保证优质品的质量化学矿物组成）避免劣质原料被用来生避免劣质原料被用来生产优质品。产优质品。（2保证优质原料被有价值地利用保证优质原料被有价值地利用避免优质原料被用来生产低等避免优质原料被用来生产低等级的制品。级的制品。 2. 拣选对象：耐火粘土、高铝矾土、菱镁矿等拣选对象：耐火粘土、高铝矾土、菱镁矿等方法：根据熟料的外观颜色、有无显而易见的杂质、比重、致密度等方法：根据熟料的外观颜色、有无显而易见的杂质、比重、致密度等情况进行人工拣选。情况进行人工拣选。三、原料的破粉碎三、原料的破粉碎 1. 破粉碎的重要意义破粉碎的重要意义（1各种原料只有破粉碎到一定细度，才可能充分混合均匀，从而各

5、种原料只有破粉碎到一定细度，才可能充分混合均匀，从而保证制品组织结构的均匀性。保证制品组织结构的均匀性。（2通过破粉碎将各种原料加工成适当粒度，以保证制品的成型密度。通过破粉碎将各种原料加工成适当粒度，以保证制品的成型密度。 2. 破粉碎的一般工艺要求破粉碎的一般工艺要求（3只有将原料粉碎到一定细度，才能提高原料的反应活性，促进高只有将原料粉碎到一定细度，才能提高原料的反应活性，促进高温下的固相反应，形成预期的矿物组成和显微组织结构，以及降低烧成温下的固相反应，形成预期的矿物组成和显微组织结构，以及降低烧成温度。温度。（1粗碎：从粗碎：从300 mm左右破碎到左右破碎到5075 mm。鄂式破碎

6、机。鄂式破碎机。（2中碎：从中碎：从5075 mm 破碎到破碎到35 mm。圆锥破碎机或对磙破碎机。圆锥破碎机或对磙破碎机。（3细碎：从细碎：从310 mm 粉碎到粉碎到 0.11.0 mm。圆锥破碎机。圆锥破碎机（4粉碎：从粉碎：从13 mm 粉碎到粉碎到0.088 mm。连续式筒磨机或球磨机。连续式筒磨机或球磨机。骨料骨料3-2 坯料的制备坯料的制备一、配一、配 料料所谓坯料，是指化学组成和颗粒组成均符合配方要求的一种多组所谓坯料，是指化学组成和颗粒组成均符合配方要求的一种多组分均匀混合物。坯料制备包括配料、混练、困料等工序。分均匀混合物。坯料制备包括配料、混练、困料等工序。1. 配料的含

7、义配料的含义（1按配方准确称取各种原料的质量，使坯料的化学组成满足既定要求按配方准确称取各种原料的质量，使坯料的化学组成满足既定要求调配化学组成。调配化学组成。（2按配方准确称取各种粒度的原料质量，使坯料的颗粒组成满足要求按配方准确称取各种粒度的原料质量，使坯料的颗粒组成满足要求调配颗粒组成。调配颗粒组成。2. 颗粒组成颗粒级配设计颗粒组成颗粒级配设计（1颗粒级配的含义颗粒级配的含义（2调配颗粒组成的必要性调配颗粒组成的必要性保证坯体的成型密度保证坯体的成型密度减小坯体的烧成收缩减小坯体的烧成收缩保证制品的质量与性能保证制品的质量与性能颗粒组成和制品性质的关系：颗粒组成和制品性质的关系：（a）

8、气孔率；（气孔率；（b）常温耐压强度；（常温耐压强度；（c）烧成收缩烧成收缩（d）透气率；（透气率；（e）耐热冲击性耐热冲击性3-2 坯料的制备坯料的制备2. 颗粒组成颗粒级配设计颗粒组成颗粒级配设计 单一颗粒不可能达到最紧密堆积，只有多种粒径的颗粒合理单一颗粒不可能达到最紧密堆积，只有多种粒径的颗粒合理 配合，才可能获得最紧密堆积。配合，才可能获得最紧密堆积。 项项 目目球的组数球的组数12345最小球半径最小球半径R0.414R0.225R0.175R0.117RDmin/Dmax10040241810堆积体中的堆积体中的气孔率气孔率 (%)25.9520.719.015.814.9 可见

9、，增加组份数目可以提高堆积密度，但当组份数目大于可见，增加组份数目可以提高堆积密度，但当组份数目大于 3时，时，实际意义便不大了。实际意义便不大了。3-2 坯料的制备坯料的制备2. 颗粒组成颗粒级配设计颗粒组成颗粒级配设计 以取得最紧密堆积为目的，选择耐火材料的颗粒组成，推荐以取得最紧密堆积为目的，选择耐火材料的颗粒组成，推荐以下公式：以下公式： diyi = a+(1a)( )n 100Dyi 粒径为粒径为di 的颗粒应配入的数量（的颗粒应配入的数量（%）；）；a 系数，取决于物料性质及细粉含量等因素，一般情况下，系数，取决于物料性质及细粉含量等因素，一般情况下，a=00.4。n 指数，与颗

10、粒分布特性及细粉的比例有关，一般地指数，与颗粒分布特性及细粉的比例有关，一般地 n=0.50.9。D 最大临界颗粒尺寸最大临界颗粒尺寸 (mm)。例如，当例如，当a=0.31， n=0.5，D=3 mm时，粒径时，粒径d0.06 mm的细粉的细粉配比应为：配比应为：yi = 0.31+(10.31)( 0.06/3)0.5 100 42%3-2 坯料的制备坯料的制备一、配一、配 料料 综上所述，理想的堆积应该是：粗颗粒构成骨架，中颗粒填综上所述，理想的堆积应该是：粗颗粒构成骨架，中颗粒填充于大颗粒构成的空隙中，细粉则填充于中间颗粒构成的空隙充于大颗粒构成的空隙中，细粉则填充于中间颗粒构成的空隙

11、中。然而，这种理想堆积在实际生产中是不可能实现的。因为中。然而，这种理想堆积在实际生产中是不可能实现的。因为较小的颗粒往往密集于大颗粒之间，而且很少产生自由移动，较小的颗粒往往密集于大颗粒之间，而且很少产生自由移动，即使在引入更小的颗粒，情况依然如此。即使在引入更小的颗粒，情况依然如此。 通过计算和实验，下列几点原则对指导实际生产颇有价值：通过计算和实验，下列几点原则对指导实际生产颇有价值：（1采取多级别颗粒配料可以达到紧密堆积，而且颗粒尺寸相差采取多级别颗粒配料可以达到紧密堆积，而且颗粒尺寸相差越大越好，一般相差越大越好，一般相差45倍以上效果较好。倍以上效果较好。（2虽然增加颗粒粒度的组份

12、数量有利于提高堆积密度，但当组虽然增加颗粒粒度的组份数量有利于提高堆积密度，但当组份数目超过时，效果不再明显。故在实际生产中，通常采取三组份份数目超过时，效果不再明显。故在实际生产中，通常采取三组份颗粒配料，有时也采取四组份颗粒配料。颗粒配料，有时也采取四组份颗粒配料。2. 颗粒组成颗粒级配设计颗粒组成颗粒级配设计一、配一、配 料料（3临界颗粒尺寸大些对提高抗热震性和颗粒紧密堆积有利，但易出现临界颗粒尺寸大些对提高抗热震性和颗粒紧密堆积有利，但易出现颗粒偏析，从而导致砖坯表面结构粗糙、边棱松散。实际生产中，颗粒颗粒偏析，从而导致砖坯表面结构粗糙、边棱松散。实际生产中，颗粒上限多取上限多取35

13、mm，但由于品种不同，差别很大，有的大砖和不定型制，但由于品种不同，差别很大，有的大砖和不定型制品可放大到品可放大到810 mm，甚至，甚至 1520 mm。（4实际生产中，既要考虑紧密堆积，又要考虑成型的难易性和制品的实际生产中，既要考虑紧密堆积，又要考虑成型的难易性和制品的烧结性。例如，三组分颗粒配料时，理论上大、中、小颗粒的配比应为烧结性。例如，三组分颗粒配料时，理论上大、中、小颗粒的配比应为7：1：2，但由于细粉不多，成型时颗粒间移动困难，成型质量不好，最终，但由于细粉不多，成型时颗粒间移动困难，成型质量不好，最终导致制品的烧成质量差。因此，实际生产中有时可取导致制品的烧成质量差。因此

14、，实际生产中有时可取6：1：3。 粗、中、细颗粒的粒径范围尚无统一规定，通常参考以下标准选择：粗、中、细颗粒的粒径范围尚无统一规定，通常参考以下标准选择：粗颗粒：粗颗粒：0.5 （35） mm中颗粒：中颗粒：0.1或或 0.2） 0.5 mm细颗粒：细颗粒：0 0.1或或0.2） mm2. 颗粒组成颗粒级配设计颗粒组成颗粒级配设计一、配一、配 料料3. 配料方法配料方法重量配料法重量配料法容积配料法容积配料法准确性较好，误差一般小于准确性较好，误差一般小于2%。准确性较差，不常用。准确性较差，不常用。二、混练二、混练概念：使各种物料分布均匀化包括颗粒组成），并促进颗粒接触概念：使各种物料分布均

15、匀化包括颗粒组成），并促进颗粒接触和塑化的操作过程。和塑化的操作过程。 耐火材料生产的混练过程，由于颗粒粒度相差较大及成型的需要，实耐火材料生产的混练过程，由于颗粒粒度相差较大及成型的需要，实际上不是一个单纯的混合过程，而是伴有一定程度的碾压、排气过程。际上不是一个单纯的混合过程，而是伴有一定程度的碾压、排气过程。混练的最终目的是使混合料的任意单位体积内具有相同的化学组成和颗混练的最终目的是使混合料的任意单位体积内具有相同的化学组成和颗粒组成如下图粒组成如下图b所示）。所示）。原始状态原始状态理想完全状态理想完全状态实际完全状态实际完全状态3-2 坯料的制备坯料的制备一、配一、配 料料2. 混

16、练质量要求混练质量要求 各组份原料包括水分和结合剂均匀分布；各组份原料包括水分和结合剂均匀分布； 坯料的结合性得到充分发挥；坯料的结合性得到充分发挥； 空气尽量地排除；空气尽量地排除； 物料再粉碎程度低。物料再粉碎程度低。3. 影响混练质量的因素影响混练质量的因素 物料的流动性大小；物料的流动性大小； 外加剂包括水的种类及数量；外加剂包括水的种类及数量； 混练机的结构与性能；混练机的结构与性能； 加料及混练方式或顺序）：中、粗颗粒加料及混练方式或顺序）：中、粗颗粒 干混数分钟干混数分钟 水及水及结合剂结合剂 混练数分钟混练数分钟 细颗粒及细粉细颗粒及细粉 混练到终态混练到终态 混练时间。混练时

17、间。二、混练二、混练3-2 坯料的制备坯料的制备 达到较好混练质量所需要的混练时间，主要与物料的流动性、达到较好混练质量所需要的混练时间，主要与物料的流动性、外加剂的种类性质）、混练机的结构性能等因素有关。对应于外加剂的种类性质）、混练机的结构性能等因素有关。对应于某一种坯料及混练设备，都有一个最佳的混练时间。超过该时间某一种坯料及混练设备，都有一个最佳的混练时间。超过该时间就会造成就会造成 “过混合过混合”。而且，最佳混练时间有时相差较大，例。而且，最佳混练时间有时相差较大，例如如 粘土砖：粘土砖：410 min，镁砖：，镁砖：2025 min。时间时间/min混合均匀度混合均匀度to0二、

18、混二、混 练练3-2 坯料的制备坯料的制备4. 混练过程及混练效率混练过程及混练效率（1混练过程混练过程阶段阶段：快速混合过程。配合：快速混合过程。配合料的均匀性随混合时间的增加料的均匀性随混合时间的增加迅速提高。迅速提高。阶段阶段：扩散混合过程。混：扩散混合过程。混合达到一定程度后，配合料合达到一定程度后，配合料的均匀性增加速度明显降低。的均匀性增加速度明显降低。阶段阶段：后期混合过程，或称逆混合过程。特点是：混合达到一定程度后，：后期混合过程，或称逆混合过程。特点是：混合达到一定程度后，配合料的均匀性不但不再增加，甚至有所配合料的均匀性不但不再增加，甚至有所降低。降低。时间时间/min混合

19、不均匀度混合不均匀度0h1h2混练过程中物料混合不均匀度与时间的关系混练过程中物料混合不均匀度与时间的关系二、混练二、混练3-2 坯料的制备坯料的制备4. 混练过程及混练效率混练过程及混练效率（1混练过程混练过程阶段阶段包括两种作用：包括两种作用： 颗粒偏析。由于重力、颗粒偏析。由于重力、离心力作用，大颗粒产生离心力作用，大颗粒产生偏析现象。偏析现象。 颗粒团聚、捏合。由于颗粒团聚、捏合。由于较长时间的混练，受液体较长时间的混练，受液体毛细管力、粘结剂附着力、毛细管力、粘结剂附着力、机械捏合力等作用，物料机械捏合力等作用，物料产生团聚、捏合。但总体产生团聚、捏合。但总体而言，这两种作用的结果，

20、是使配合料的均匀性波动在一定范围而言，这两种作用的结果，是使配合料的均匀性波动在一定范围 (h1h2) 之内。之内。二、混练二、混练3-2 坯料的制备坯料的制备时间时间/min混合不均匀度混合不均匀度0h1h2混练过程中物料混合不均匀度与时间的关系混练过程中物料混合不均匀度与时间的关系（2混练效率混练效率 混合效率可用混合指数混合效率可用混合指数 i 来表示。在整个坯料的不同部位来表示。在整个坯料的不同部位进行多点取样，并测定某一组分的含量进行多点取样，并测定某一组分的含量 C, 就可以计算出整个就可以计算出整个坯料的混合效率。方法是：坯料的混合效率。方法是： 按有关规定在整个混合料中取按有关

21、规定在整个混合料中取 N 个试样并测定某一组分含量个试样并测定某一组分含量 C ； 根据该组分应有的理论含量根据该组分应有的理论含量 C0 和测定量和测定量 C，计算混合百分率，计算混合百分率 x ； 计算混合指数计算混合指数 i ：X =当当 C0 50% 时时当当 C0 50% 时时100 C100 C0100%C0C100%i =x1+ x2, + xnN i 越接近于越接近于 1，表示混合效率越高。，表示混合效率越高。二、混二、混 练练三、困料三、困料概念：将经过混练处理的坯料在一定的温度和湿度环境中储放概念：将经过混练处理的坯料在一定的温度和湿度环境中储放一段时间的过程。一段时间的过

22、程。2. 困料的作用困料的作用（1可使坯料中的水分、纸浆废液等分布更加均匀。可使坯料中的水分、纸浆废液等分布更加均匀。（2提高坯料的结合性、可塑性，改善其成型性能。提高坯料的结合性、可塑性，改善其成型性能。陶瓷坯料的陈腐陶瓷坯料的陈腐3-3 耐火材料的成型耐火材料的成型一、耐火材料成型方法的分类一、耐火材料成型方法的分类1. 按坯料含水率分：按坯料含水率分：半干压制法：坯料含水率半干压制法：坯料含水率 5% 左右左右可塑法：坯料含水率可塑法：坯料含水率 15% 左右左右注浆法：坯料含水率注浆法：坯料含水率 40% 左右左右3-2 坯料的制备坯料的制备2. 按成型工艺特点分：按成型工艺特点分：

23、一般压制法；一般压制法； 捣打成型；捣打成型； 热压成型；热压成型； 等静压成型；等静压成型； 注浆法成型；注浆法成型； 熔铸成型；熔铸成型； 可塑法成型；可塑法成型； 振动成型；振动成型；.二、半干法压制成型二、半干法压制成型1. 压制过程压制过程耐火材料的压制成型过程可耐火材料的压制成型过程可以大致分为以下三个阶段：以大致分为以下三个阶段：阶段阶段A: 在压力作用下，颗粒发生在压力作用下，颗粒发生明显的位移，重新分布形成较紧明显的位移，重新分布形成较紧密的堆积，坯料被压缩明显。密的堆积，坯料被压缩明显。紧缩，紧缩，mm压力，压力，MPaABCP1P2一、耐火材料成型方法的分类一、耐火材料成

24、型方法的分类阶段阶段B: 当压力增至当压力增至 P1 后，后，颗粒发生脆性及弹性变形，颗粒发生脆性及弹性变形，坯料被进一步压缩，但呈坯料被进一步压缩，但呈阶梯式变化阶梯式变化坯料被压坯料被压缩到一定程度后，即阻碍缩到一定程度后，即阻碍进一步压缩，一旦压力继进一步压缩，一旦压力继续增大到使颗粒再度产生续增大到使颗粒再度产生变形的外力时，坯料的体积又得以被压缩。这种增压变形的外力时，坯料的体积又得以被压缩。这种增压压缩的压缩的过程短促而频繁，最后，压制过程进入第三阶段。过程短促而频繁，最后，压制过程进入第三阶段。阶段阶段C: 在极限压力在极限压力 P2 作用下，坯料不再被压缩，坯体的密度作用下，坯

25、料不再被压缩，坯体的密度不再增大。不再增大。二、半干法压制成型二、半干法压制成型1. 压制过程压制过程紧缩，紧缩，mm压力，压力，MPaABCP1P2 影响压制的因素很多，其中影响压制的因素很多，其中以颗粒的形状和坯料的湿度对以颗粒的形状和坯料的湿度对压制的影响最大。同一成型压压制的影响最大。同一成型压力下，圆形颗粒多、湿度较大力下，圆形颗粒多、湿度较大的坯料可望获得较大的成型密的坯料可望获得较大的成型密度。度。二、半干法压制成型二、半干法压制成型1. 压制过程压制过程紧缩，紧缩，mm压力，压力，MPaABCP1P22. 砖坯中的压力分布和层密度现象砖坯中的压力分布和层密度现象 成型时施加的压

26、力作功于三个方面：成型时施加的压力作功于三个方面： 克服颗粒之间的内摩擦克服颗粒之间的内摩擦力；力；克服颗粒与模具壁面之间的外摩擦力；克服颗粒与模具壁面之间的外摩擦力； 使坯料产生变形。使坯料产生变形。3-3 耐火材料的成型耐火材料的成型二、半干法压制成型二、半干法压制成型2. 砖坯中的压力分布和层密度现象砖坯中的压力分布和层密度现象 由于成型时存在的内外摩擦力，使得成型时坯体中的压强由于成型时存在的内外摩擦力，使得成型时坯体中的压强呈非均匀分布状态。即坯体中某点的压强随其距受压面的距离呈非均匀分布状态。即坯体中某点的压强随其距受压面的距离增大而降低，从而使得成型坯体的密度亦不均匀，产生所谓的

27、增大而降低，从而使得成型坯体的密度亦不均匀，产生所谓的“层密度景象。层密度景象。 压强随砖坯厚度改变的关系如下：压强随砖坯厚度改变的关系如下：Sh = S0exp(-Kh/R)Sh距受压面距受压面 h mm 处的压强；处的压强；S0受压面上的压强；受压面上的压强；K 与模型结构有关的系数；与模型结构有关的系数；R坯体截面的当量半径。坯体截面的当量半径。 由于坯体的气孔率取决于压强大小，故沿坯体厚度方向的由于坯体的气孔率取决于压强大小，故沿坯体厚度方向的压强落差即在一定程度上确定了坯体密度的均匀性。因此，压强落差即在一定程度上确定了坯体密度的均匀性。因此，坯体密度的均匀性可用坯体密度的均匀性可用

28、 Sh和和 S0 的比值来估计：的比值来估计： =Sh/ S0 = exp(-Kh/R)显然，显然， 越接近于越接近于1，则坯体密度的均匀性越好。，则坯体密度的均匀性越好。3. 影响坯体密度均匀性的因素影响坯体密度均匀性的因素(1) 坯料的性质：包括其流动性、自然堆积密度等。坯料的性质：包括其流动性、自然堆积密度等。(2) 坯料颗粒间的内摩擦力及颗粒与模壁间的外摩擦力大小：与坯料颗粒间的内摩擦力及颗粒与模壁间的外摩擦力大小：与 颗粒形状、含水率、塑化剂或润滑剂性质及含量有关。颗粒形状、含水率、塑化剂或润滑剂性质及含量有关。二、半干法压制成型二、半干法压制成型2. 砖坯中的压力分布和层密度现象砖

29、坯中的压力分布和层密度现象(3) 加压速度及加压方式。加压速度及加压方式。(4) 坯体的大小、厚薄及形状等。坯体的大小、厚薄及形状等。4. 弹性后效弹性后效(1) 概念：压制成型过程中，外加压力取消后，坯体内部的弹性概念：压制成型过程中，外加压力取消后，坯体内部的弹性力引起坯体膨胀的作用。力引起坯体膨胀的作用。(2) “ 弹性后效弹性后效” 产生的原因：产生的原因：(3) “弹性后效的各向异性及其危害弹性后效的各向异性及其危害造成砖坯的造成砖坯的“层裂缺层裂缺陷陷内部弹性力内部弹性力被阻滞于坯体内部的、被压缩的空气被阻滞于坯体内部的、被压缩的空气被压缩的、产生一定程度弹性变形的细粉颗粒被压缩的

30、、产生一定程度弹性变形的细粉颗粒 压制成型时，坯体受压方向纵向的压力数倍于横向，因而坯体压制成型时，坯体受压方向纵向的压力数倍于横向，因而坯体纵向的弹性后效比横向大得多。外力消失后，坯体因弹性后效产生的纵向的弹性后效比横向大得多。外力消失后，坯体因弹性后效产生的横向膨胀被模型侧壁所阻止，而纵向膨胀仅被侧壁的摩擦力抵消一小横向膨胀被模型侧壁所阻止，而纵向膨胀仅被侧壁的摩擦力抵消一小部分，因此砖坯往往在纵向呈现较大膨胀，有的甚至达部分，因此砖坯往往在纵向呈现较大膨胀，有的甚至达12%。二、半干法压制成型二、半干法压制成型4. 弹性后效弹性后效 “弹性后效弹性后效” 引起的上述不均匀膨胀，通常是导致

31、成型砖引起的上述不均匀膨胀，通常是导致成型砖坯在脱模时产生坯在脱模时产生“层裂的主要原因。层裂的主要原因。二、半干法压制成型二、半干法压制成型(4) 防止防止“层裂层裂”、改善砖坯成型质量的措施、改善砖坯成型质量的措施 调配合理的颗粒级配，提高坯料的自然堆积密度。调配合理的颗粒级配，提高坯料的自然堆积密度。 选用适当、适量的润滑剂，以及控制适当的含水率，减小选用适当、适量的润滑剂，以及控制适当的含水率，减小坯料颗粒的内外摩擦力。坯料颗粒的内外摩擦力。含水率太高易引起层裂含水率太高易引起层裂水水的可压缩性小且具一定弹性的可压缩性小且具一定弹性 模具结构合理，且模壁光洁度高；模具结构合理，且模壁光

32、洁度高；有利于空气逸出，有利于空气逸出，减小外摩擦力减小外摩擦力 加压方式及加压次数。加压方式及加压次数。先轻后重、多次加压、适当先轻后重、多次加压、适当延长加压时间有利延长加压时间有利物料在持续负载作用下产生的塑性变物料在持续负载作用下产生的塑性变形大。形大。 压力大小及卸载方式。压力大小及卸载方式。 坯体在压力较小但作用时间坯体在压力较小但作用时间长的情况下成型时，比大压力一次性加压产生的塑性变形大。长的情况下成型时，比大压力一次性加压产生的塑性变形大。多次间断地卸压比一次性突然卸压好。多次间断地卸压比一次性突然卸压好。4. 弹性后效弹性后效二、半干法压制成型二、半干法压制成型(4) 防止

33、防止“层裂层裂”、改善砖坯成型质量的措施、改善砖坯成型质量的措施3-4 砖坯的干燥砖坯的干燥一、干燥的目的必要性）一、干燥的目的必要性）1. 提高砖坯的机械强度，以减少砖坯在后续操作过程中的破损。提高砖坯的机械强度，以减少砖坯在后续操作过程中的破损。2. 使砖坯含水率降至入窑烧成的要求，以缩短烧成周期，提高使砖坯含水率降至入窑烧成的要求，以缩短烧成周期，提高烧成合格率。烧成合格率。二、坯体中的水分二、坯体中的水分1. 结构水结晶水）：以结构水结晶水）：以OH形式存在于物质结构中，化学键结合，形式存在于物质结构中，化学键结合，结合力最大，干燥过程中不能被排除。结合力最大，干燥过程中不能被排除。2

34、. 吸附水：以吸附水：以H2O 形式存在于物料颗粒中的毛细孔中，呈物理形式存在于物料颗粒中的毛细孔中，呈物理-化学化学结合，干燥过程中不能完全被排除。吸附水的排除不会引起坯体的体结合，干燥过程中不能完全被排除。吸附水的排除不会引起坯体的体积收缩。积收缩。3. 自由水：以自由水：以H2O 形式存在于物料颗粒之间的孔隙中，结合力最弱，形式存在于物料颗粒之间的孔隙中，结合力最弱，干燥过程中可以完全被排除。自由水的排除会引起坯体的体积收缩。干燥过程中可以完全被排除。自由水的排除会引起坯体的体积收缩。三、干燥过程三、干燥过程通常可以划分为以下四个阶段：通常可以划分为以下四个阶段：阶段阶段 I: 加热阶段

35、。特点加热阶段。特点是是坯体受热使表面坯体受热使表面温度迅速上升，吸收的温度迅速上升，吸收的热量使得表面上的水分热量使得表面上的水分随之蒸发，干燥速度增随之蒸发，干燥速度增大，含水率降低。这个大，含水率降低。这个阶段的时间很短。阶段的时间很短。3-4 砖坯的干燥砖坯的干燥0坯体的表面温度、坯体的表面温度、含水率含水率 、干燥速度、干燥速度SABDECKF时间，时间，t坯体含水率坯体含水率干燥速度干燥速度坯体表面温度坯体表面温度平衡水分平衡水分三、干燥过程三、干燥过程阶段阶段: 等速干燥阶段。等速干燥阶段。特点是特点是干燥介质传递干燥介质传递给坯体表面的热量完全用给坯体表面的热量完全用于水分的蒸

36、发，没有多余于水分的蒸发，没有多余热量使坯体表面温度升高，热量使坯体表面温度升高，且坯体内部的的水分能及且坯体内部的的水分能及时扩散到表面受热汽化，时扩散到表面受热汽化，因此该阶段的坯体表面温因此该阶段的坯体表面温度和干燥速度维持恒定，度和干燥速度维持恒定，坯体含水率持续明显降低。坯体含水率持续明显降低。该阶段是大量自由水被排该阶段是大量自由水被排除的阶段，坯体收缩明显，除的阶段，坯体收缩明显，故被称为故被称为 “干燥危险阶干燥危险阶段段”。0坯体的表面温度、坯体的表面温度、含水率含水率 、干燥速度、干燥速度SABDECKF时间，时间，t坯体含水率坯体含水率干燥速度干燥速度坯体表面温度坯体表面

37、温度平衡水分平衡水分阶段阶段 : 降速干燥阶段。降速干燥阶段。特点是特点是水分的内扩散水分的内扩散阻力增大到了不能使内部阻力增大到了不能使内部水分不能及时扩散到表面水分不能及时扩散到表面受热汽化，这样坯体表面受热汽化，这样坯体表面吸收的热量除供表面处的吸收的热量除供表面处的水分汽化外还有富余，从水分汽化外还有富余，从而使得坯体表面温度开始而使得坯体表面温度开始继续升高。同时，干燥速继续升高。同时，干燥速度开始逐渐减小；但含水度开始逐渐减小；但含水率仍是继续降低。该阶段率仍是继续降低。该阶段坯体收缩量不大。坯体收缩量不大。三、干燥过程三、干燥过程0坯体的表面温度、坯体的表面温度、含水率含水率 、

38、干燥速度、干燥速度SABDECKF时间，时间，t坯体含水率坯体含水率干燥速度干燥速度坯体表面温度坯体表面温度平衡水分平衡水分阶段阶段: 干燥平衡阶段。干燥平衡阶段。特点是特点是水分内扩散水分内扩散的阻力已是足够大，在的阻力已是足够大，在既有的干燥条件下，残既有的干燥条件下，残余水分已不能继续排除。余水分已不能继续排除。于是，干燥过程最终停于是，干燥过程最终停止止干燥速度降为零；干燥速度降为零；坯体表面温度达到干燥坯体表面温度达到干燥介质的干球温度；残余介质的干球温度；残余水分一维持恒定。水分一维持恒定。三、干燥过程三、干燥过程0坯体的表面温度、坯体的表面温度、含水率含水率 、干燥速度、干燥速度

39、SABDECKF时间，时间，t坯体含水率坯体含水率干燥速度干燥速度坯体表面温度坯体表面温度平衡水分平衡水分四、干燥制度四、干燥制度干燥制度是砖坯进行干燥时的条件总和。它包括干燥周期、进干燥制度是砖坯进行干燥时的条件总和。它包括干燥周期、进出干燥器的热风温度与相对湿度，以及砖坯干燥后的含水率等。出干燥器的热风温度与相对湿度，以及砖坯干燥后的含水率等。干燥过程的调控，就是对干燥周期、进出干燥器的热风温度与相干燥过程的调控，就是对干燥周期、进出干燥器的热风温度与相对湿度、干燥器内热风的流速等参数进行调节。对湿度、干燥器内热风的流速等参数进行调节。1. 影响制品干燥速度的因素影响制品干燥速度的因素（1

40、坯料的性质配料组成）。如对粘土砖而言，结合黏土的性坯料的性质配料组成）。如对粘土砖而言，结合黏土的性质及配比量对砖坯的干燥周期影响很大。质及配比量对砖坯的干燥周期影响很大。（2坯体的初始含水率及干燥后的含水率要求。坯体的初始含水率及干燥后的含水率要求。（3砖坯的形状和大小。砖坯的形状和大小。3-4 砖坯的干燥砖坯的干燥四、干燥制度四、干燥制度（4干燥介质的温度、湿度、流速。干燥介质的温度、湿度、流速。（5砖坯干燥时的码放方式砖坯干燥时的码放方式涉及砖坯与热风的接触面积、涉及砖坯与热风的接触面积、干燥均匀性等。干燥均匀性等。（6干燥器的结构和性能干燥器的结构和性能干燥器内的温度分布均匀性。干燥器

41、内的温度分布均匀性。1. 影响制品干燥速度的因素影响制品干燥速度的因素2. 砖坯干燥残余水分的确定砖坯干燥残余水分的确定（1确保干燥后的砖坯机械强度能满足运输、装窑的操作要求。确保干燥后的砖坯机械强度能满足运输、装窑的操作要求。考虑以下因素：考虑以下因素：（2满足烧成初期快速升温的要求。满足烧成初期快速升温的要求。（3考虑制品的形状、大小及厚薄因素考虑制品的形状、大小及厚薄因素通常大、异型制品的通常大、异型制品的干燥残余水分应控制低一些。干燥残余水分应控制低一些。（4烧成窑炉的性能烧成窑炉的性能窑内温差的大小。窑内温差的大小。 过低的干燥残余水分是没有必要的：过低的干燥残余水分是没有必要的：干

42、燥的经济成本干燥的经济成本残余水分过低的砖坯脆性大、易破损残余水分过低的砖坯脆性大、易破损 通常要求残余水分：粘土砖通常要求残余水分：粘土砖 23%；硅砖；硅砖12%； 镁砖镁砖 0.61.0%四、干燥制度四、干燥制度2. 砖坯干燥残余水分的确定砖坯干燥残余水分的确定3-5 耐火材料的烧成耐火材料的烧成一、烧成的作用一、烧成的作用1. 通过烧成处理，使各化学成分发生一系列的物理化学反应，通过烧成处理，使各化学成分发生一系列的物理化学反应，形成稳定的组织结构和矿物组成，从而拥有所要求的高温使用形成稳定的组织结构和矿物组成，从而拥有所要求的高温使用性能。性能。2. 通过烧成处理，伴随一系列的物理化

43、学反应，使坯体逐渐通过烧成处理，伴随一系列的物理化学反应，使坯体逐渐致密化，形成具有一定尺寸、形状和强度的制品。致密化，形成具有一定尺寸、形状和强度的制品。二、烧成过程中的物理化学变化二、烧成过程中的物理化学变化一般耐火材料的烧成过程大致可分为以下几个阶段：一般耐火材料的烧成过程大致可分为以下几个阶段：1. 干燥残余水分的排除阶段干燥残余水分的排除阶段 （200 ）。无化学反应。气孔）。无化学反应。气孔率增大。率增大。3-5 耐火材料的烧成耐火材料的烧成2. 氧化分解阶段氧化分解阶段 （200 1000 ）。此阶段涉及大量的物理化）。此阶段涉及大量的物理化学反应，但依原料种类而异。化学变化通常

44、主要有：结晶水的学反应，但依原料种类而异。化学变化通常主要有：结晶水的排除、碳酸盐和硫酸盐的分解、碳素和有机物的氧化、晶型转排除、碳酸盐和硫酸盐的分解、碳素和有机物的氧化、晶型转变、液相开始出现等。物理变化：气孔率进一步增大、失重明变、液相开始出现等。物理变化：气孔率进一步增大、失重明显、强度亦有变化。显、强度亦有变化。二、烧成过程中的物理化学变化二、烧成过程中的物理化学变化3. 液相及耐火矿物形成阶段液相及耐火矿物形成阶段 （1000 以上）。部分分解反应继以上）。部分分解反应继续进行；液相随温度升高不断增多、粘度降低；某些耐火新矿续进行；液相随温度升高不断增多、粘度降低；某些耐火新矿物开始

45、大量生成，并伴有溶解重结晶过程。物理变化：致密化物开始大量生成，并伴有溶解重结晶过程。物理变化：致密化程度提高；体积收缩；气孔率降低；强度增大。程度提高；体积收缩；气孔率降低；强度增大。4. 烧结阶段。烧结阶段。 坯体中各种反应趋于完全、充分，液相数量继续坯体中各种反应趋于完全、充分，液相数量继续增加；晶相进一步成长而达到致密化，即所谓增加；晶相进一步成长而达到致密化，即所谓 “烧结烧结”。这个。这个阶段与第三个阶段没有明显的区分，应该说，伴随着耐火矿物阶段与第三个阶段没有明显的区分，应该说，伴随着耐火矿物的生成，烧结过程就开始了。的生成，烧结过程就开始了。5. 冷却阶段最高烧成温度冷却阶段最高烧成温度常温）。常温）。 主要发生耐火相的析晶、主要发生耐火相的析晶、生长，某些晶相的晶型转变、液相的冷凝玻璃化等。同时，制品生长，某些晶相的晶型转变、液相的冷凝玻璃化等。同时，制品的强度、密度、体积依品种不同都有相应的变化。的强度、密度、体积依品种不同都有相应的变化。3-5 耐火材料的烧成耐火材料的烧成二、烧成过程中的物理化学变化二、烧成过程中的物理化学变化三、烧结三、烧结1. 制品烧结的表征指标制品烧结的表征指标体积密度或真密度）、气孔率、体积密度或真密度）、气孔率、吸水率、机械强度耐压或抗折强度等。吸水率、机械强度耐压或抗折强度等。坯体烧结通常表现为密度增