耐火材料生产工艺及主要设备
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化，甚至会出现大量的变形和开裂的废品。 在原料煅烧时完成(或基本完成)，保证获得符合一定质量
要求的成品。 原料煅烧目的:达到烧结， 原料煅烧基本原理:在表面张力作用下，通过物质迁移 煅烧设备:竖窑和回转窑，
耐火材料生产工艺及主要设备－原料加工
几种原料在煅烧时的分解反应
原料
组成
耐火粘土 A12O3·2SiO2·2H2O
耐火材料生产工艺及主要设备－原料加工
b 轻烧活化解决纯净的物料难烧结的问题。 轻烧活化:将物料在一定温度下进行轻烧。 使晶格缺陷增加。 活性提高，再进行死烧， 轻烧－压球或压块－死烧，也称二步煅烧法。 在1600 ℃以下，制成高纯度，高密度的烧结镁砂，MgO含
量高达99.9％，密度可达3.4g／cm3。 物料纯度不高，杂质含量大于4％的镁砂，不采用二步煅烧法 有些矿物，硅石、叶蜡石等在加热过程中体积变化很小，不
22.8
100.0
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
1.坯料的颗粒组成 坯料的颗粒组成对坯体的致密度有很大影响。 在不考虑颗粒本身变形的前提下，从粉料制成坯体的总收缩，
等于原始气孔的体积。 符合紧密堆积的颗粒组成，才有得到致密坯体的可能。
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
①尺寸相同的圆球堆积 颗粒间的相互结合，遵循着内能最低的原则
相同尺寸的球，有五种堆积方式:
对单一尺寸的圆球来说，其堆积密度、气孔率与圆球尺寸大 小，材料性质无关，按六方型以配位数为8的方式堆积。
在任何情况下，其气孔率均为38±1％。
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
单一颗粒的堆积方式与气孔率
序号
1 2 3 4 5
堆积方式
立方 六方型 复六方型 角锥型 四面体型
62 85.6 94.6 98.0 99.2
气孔率，％
38 14.4 5.4 2.0 0.8
气孔率下降，％
－ 23.6 9.0 3.4 1.2
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
理想的堆积: 粗颗粒构成框架 中间颗粒填充于大颗粒构成的空隙间，与大颗粒相切， 细粉填充于中间颗粒构成的空隙中，
1)采用单一的颗粒不能达到紧密堆积， 2)采用多组分可达紧密堆积，而且组分颗粒尺寸相差越大越好， 一般相差4～5倍以上效果方显著
必预先煅烧而直接用于制砖。
耐火材料生产工艺及主要设备－原料加工
2.破、粉碎 原料的破、粉碎：用机械方法(或其它方法)对原料施以外力(包 括压、剪切、弯曲、撞击、研磨等作用力)，克服固体物料各质 点间的内聚力，碎成小块或细粉的过程。 耐火原料：350mm左右的大块，粉末状的、
块料不能直接用于生产耐火制品，需经过破、粉碎处理。 破、粉碎的目的：将块状原料制备成具有一定粒度组成的颗粒 料或细粉，以便将不同配合的物料混合均匀；增加物料的比表 面积，提高其物理化学反应的速度，促进烧结。
第二组球在空隙内也能以配位数为8的方式堆积，则混合物的 空隙下降为14.4％。
再加入体积更小的第三、第四组球，空隙还会进一步下降 当三组分球作最紧密堆积时，气孔率下降显著，当组分大 于3时，则气孔率下降不明显。
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
多组分球体堆积特征
球体组分
1 2 3 4 5
球体体积，％
配位数
6 8 10 12 12
气孔率，％
47.64 39.55 30.20 25.75 Байду номын сангаас5.95
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
②尺寸不同的圆球体堆积 大颗粒的组成中加入一定数目尺寸较小的颗粒，填充于大
颗粒的间隙，则堆积物间空隙可进一步降低。 假如向第一组球内引入第二组球，其尺寸比第一组球小，
耐火材料生产工艺及主要设备－概述
3.1 耐火材料生产工艺概述： 耐火材料是为高温技术服务的重要的基础材料。 随着高温窑炉技术，要求耐火材料满足日益苛刻的使用
条件及要求，品种繁多、 性质各异的耐火材料制品。 所用原料以及对产品质量要求的不同，不同类型耐火材
料的 生产方法也各有特点。 耐火材料的生产方法随其品种而异。 耐火材料的生产是有共性的。
约15
52 47.7 44
1450~1550
1600~1650 1600~1650 1200~1300
注：石灰石只达到完全分解，不需要烧结
耐火材料生产工艺及主要设备－原料加工
实际煅烧中，纯净的物料是很难烧结的 对煅烧设备的使用寿命不利并需消耗大量能源。
高纯白云石1700℃的高温烧结 高纯镁砂1900~2000℃烧结。 纯净原料的煅烧方法: a 增加物料的比表面积的方法降低烧结温度 靠单纯的降低物料粒度增加比表面积是有一定限度的，磨粉 的能耗很大。
分解产物 3A12O3·2SiO2、SiO2、H2O
重量损失 ％
14
要求煅烧 温度℃
1300~1400
高铝矾土
菱镁石 白云石 石灰石
A12O3·2H2O +A12O3·2SiO2·2H2O
MgCO3 CaMg(CO3)2 CaCO3
3A12O3·2SiO2、A12O3、 SiO2、H2O MgO、CO2 CaO、MgO、CO2 CaO、CO2
耐火材料生产工艺及主要设备－原料加工
破、粉碎过程：
二级破碎
粗破碎 250～300mm大块碎成40～50mm中块
细破碎 40～50mm中块粉碎至小于5mm的颗粒
一级细磨 10mm左右粗粒磨细成小于0.088mm以下的细粉
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
3.3 坯料的制备 耐火材料制品由粉料颗粒经加工制备而成。 耐火材料涉及的颗粒，是指毫米至微米级的颗粒。 颗粒的堆积物称粉体，粉体性质取决颗粒的本质及颗粒大小
生产工序：原料的煅烧、破粉碎、细磨、筛分、配料、混合、 成型、干燥、烧成主要工序。
耐火材料生产工艺及主要设备－概述
耐火材料生产工艺及主要设备－原料加工
3.2 原料的加工
1.原料的煅烧 大多数原生矿石不能直接用来制砖，在高温作用下发生物
理化学反应(分解、化合和烧结等)， 高温作用下重量和体积都会发生变化，引起砖坯的体积变
粉料的颗粒组成
粒度，mm
>5.25 5.25~2.8 2.8~1.7 1.7~0.54 0.54~0.20 0.20~0.00
平均粒度,mm
－ 4.03 2.25 11.12 0.37 0.10
颗粒数量，％ 物料累积数量，％
4.0
4.0
8.3
12. 3
10.2
22.5
36.6
59.0
18.2
77.2
要求的成品。 原料煅烧目的:达到烧结， 原料煅烧基本原理:在表面张力作用下，通过物质迁移 煅烧设备:竖窑和回转窑，
耐火材料生产工艺及主要设备－原料加工
几种原料在煅烧时的分解反应
原料
组成
耐火粘土 A12O3·2SiO2·2H2O
耐火材料生产工艺及主要设备－原料加工
b 轻烧活化解决纯净的物料难烧结的问题。 轻烧活化:将物料在一定温度下进行轻烧。 使晶格缺陷增加。 活性提高，再进行死烧， 轻烧－压球或压块－死烧，也称二步煅烧法。 在1600 ℃以下，制成高纯度，高密度的烧结镁砂，MgO含
量高达99.9％，密度可达3.4g／cm3。 物料纯度不高，杂质含量大于4％的镁砂，不采用二步煅烧法 有些矿物，硅石、叶蜡石等在加热过程中体积变化很小，不
22.8
100.0
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
1.坯料的颗粒组成 坯料的颗粒组成对坯体的致密度有很大影响。 在不考虑颗粒本身变形的前提下，从粉料制成坯体的总收缩，
等于原始气孔的体积。 符合紧密堆积的颗粒组成，才有得到致密坯体的可能。
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
①尺寸相同的圆球堆积 颗粒间的相互结合，遵循着内能最低的原则
相同尺寸的球，有五种堆积方式:
对单一尺寸的圆球来说，其堆积密度、气孔率与圆球尺寸大 小，材料性质无关，按六方型以配位数为8的方式堆积。
在任何情况下，其气孔率均为38±1％。
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
单一颗粒的堆积方式与气孔率
序号
1 2 3 4 5
堆积方式
立方 六方型 复六方型 角锥型 四面体型
62 85.6 94.6 98.0 99.2
气孔率，％
38 14.4 5.4 2.0 0.8
气孔率下降，％
－ 23.6 9.0 3.4 1.2
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
理想的堆积: 粗颗粒构成框架 中间颗粒填充于大颗粒构成的空隙间，与大颗粒相切， 细粉填充于中间颗粒构成的空隙中，
1)采用单一的颗粒不能达到紧密堆积， 2)采用多组分可达紧密堆积，而且组分颗粒尺寸相差越大越好， 一般相差4～5倍以上效果方显著
必预先煅烧而直接用于制砖。
耐火材料生产工艺及主要设备－原料加工
2.破、粉碎 原料的破、粉碎：用机械方法(或其它方法)对原料施以外力(包 括压、剪切、弯曲、撞击、研磨等作用力)，克服固体物料各质 点间的内聚力，碎成小块或细粉的过程。 耐火原料：350mm左右的大块，粉末状的、
块料不能直接用于生产耐火制品，需经过破、粉碎处理。 破、粉碎的目的：将块状原料制备成具有一定粒度组成的颗粒 料或细粉，以便将不同配合的物料混合均匀；增加物料的比表 面积，提高其物理化学反应的速度，促进烧结。
第二组球在空隙内也能以配位数为8的方式堆积，则混合物的 空隙下降为14.4％。
再加入体积更小的第三、第四组球，空隙还会进一步下降 当三组分球作最紧密堆积时，气孔率下降显著，当组分大 于3时，则气孔率下降不明显。
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
多组分球体堆积特征
球体组分
1 2 3 4 5
球体体积，％
配位数
6 8 10 12 12
气孔率，％
47.64 39.55 30.20 25.75 Байду номын сангаас5.95
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
②尺寸不同的圆球体堆积 大颗粒的组成中加入一定数目尺寸较小的颗粒，填充于大
颗粒的间隙，则堆积物间空隙可进一步降低。 假如向第一组球内引入第二组球，其尺寸比第一组球小，
耐火材料生产工艺及主要设备－概述
3.1 耐火材料生产工艺概述： 耐火材料是为高温技术服务的重要的基础材料。 随着高温窑炉技术，要求耐火材料满足日益苛刻的使用
条件及要求，品种繁多、 性质各异的耐火材料制品。 所用原料以及对产品质量要求的不同，不同类型耐火材
料的 生产方法也各有特点。 耐火材料的生产方法随其品种而异。 耐火材料的生产是有共性的。
约15
52 47.7 44
1450~1550
1600~1650 1600~1650 1200~1300
注：石灰石只达到完全分解，不需要烧结
耐火材料生产工艺及主要设备－原料加工
实际煅烧中，纯净的物料是很难烧结的 对煅烧设备的使用寿命不利并需消耗大量能源。
高纯白云石1700℃的高温烧结 高纯镁砂1900~2000℃烧结。 纯净原料的煅烧方法: a 增加物料的比表面积的方法降低烧结温度 靠单纯的降低物料粒度增加比表面积是有一定限度的，磨粉 的能耗很大。
分解产物 3A12O3·2SiO2、SiO2、H2O
重量损失 ％
14
要求煅烧 温度℃
1300~1400
高铝矾土
菱镁石 白云石 石灰石
A12O3·2H2O +A12O3·2SiO2·2H2O
MgCO3 CaMg(CO3)2 CaCO3
3A12O3·2SiO2、A12O3、 SiO2、H2O MgO、CO2 CaO、MgO、CO2 CaO、CO2
耐火材料生产工艺及主要设备－原料加工
破、粉碎过程：
二级破碎
粗破碎 250～300mm大块碎成40～50mm中块
细破碎 40～50mm中块粉碎至小于5mm的颗粒
一级细磨 10mm左右粗粒磨细成小于0.088mm以下的细粉
耐火材料生产工艺及主要设备－坯料的制备
3.3 坯料的制备 耐火材料制品由粉料颗粒经加工制备而成。 耐火材料涉及的颗粒，是指毫米至微米级的颗粒。 颗粒的堆积物称粉体，粉体性质取决颗粒的本质及颗粒大小
生产工序：原料的煅烧、破粉碎、细磨、筛分、配料、混合、 成型、干燥、烧成主要工序。
耐火材料生产工艺及主要设备－概述
耐火材料生产工艺及主要设备－原料加工
3.2 原料的加工
1.原料的煅烧 大多数原生矿石不能直接用来制砖，在高温作用下发生物
理化学反应(分解、化合和烧结等)， 高温作用下重量和体积都会发生变化，引起砖坯的体积变
粉料的颗粒组成
粒度，mm
>5.25 5.25~2.8 2.8~1.7 1.7~0.54 0.54~0.20 0.20~0.00
平均粒度,mm
－ 4.03 2.25 11.12 0.37 0.10
颗粒数量，％ 物料累积数量，％
4.0
4.0
8.3
12. 3
10.2
22.5
36.6
59.0
18.2
77.2