耐火材料的生产过程概述
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第一节 耐火材料的选择与加工
一、耐火原料的选择
耐火原料的选择从两个方面进行考虑：
（1）化学观点：选择具有高熔点的单质或化合物；
（2）矿物观点：选择具有高耐火度的矿物。
a)元素角度选择
门捷列夫元素周期表上，从H到V78个元素 中（稀土元素除外）熔点高于2000℃的有10个， 只有碳（熔点3500℃，有的书中为3700±100℃） 具有耐火材料生产的实际意义，其它元素的数量 不大。
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四、干燥制度
砖坯进行干燥时，控制条件的总和，包 括：干燥时间，进入和排出干燥剂的温度， 相对湿度，坯体干燥前后的水分；
干燥时间关系到正确选择干燥设备，保 证正常生产与经济性，是重要参数。
源自文库
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1、影响干燥时间因素（干燥速度）
➢ 物料性质与结构（结合粘土量、熟料颗粒组 成：粗细）
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3、主要方法： 重液法：利用矿物的密度差，在重液中进行分离； 磁力法：利用不同矿物具有不同的磁导系数； 浮选法：利用矿物被液体所润湿程度的差别来进行
（工业脂肪酸的混合物）
化学法：利用一系列物理化学反应使矿物分离； 电泳法(电渗选矿法)：利用悬浮液的质点(如黏土、
高岭土)带有电荷,电流通过悬浮液时,带电的微粒向带 有相反电荷的电极移动,并沉积在其表面上。
窑和保证烧成初期能够顺利进行;经过干燥 的半成品得到初步定型,可能暴露成型过程 中造成的缺陷,提高成品率. 举例： ① 干压成型水分多，炸窑 ② 塑性成型水分多，没有强度
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一、干燥阶段
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三、其它成型方法
热压成型 （热塑性、晶界蠕动）
致密金刚石、炭化硅、赛隆（ 锆、氧化铝，控制晶粒生长
）、二氧化
热压注成型
埋粉排塑
电熔铸
等静压成型
振动成型
3000次/分钟振动，使颗粒重排
设备：振动锤、振动台、振动器（耐火混凝土常用）
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其中， 可塑成型三阶段明显，不能快速干燥; 半干法成型的三阶段不明显，可以提高
干燥速度 . 概念： 平衡水分：当坯体的含水量与外界条件(周围空气)
达到平衡时所含的水分;
干球温度以上水分:小于100℃时保留在坯体 中的水分.
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b)二元化合物
约有9200种二元化合物，约有1010种化合物是耐火的。
氧化物中： 酸性氧化物熔点最低：如SiO21713℃，TiO21825℃； 中性氧化物次之： 如Al2O3 2050℃，Cr2O32275℃； 碱性氧化物熔点高：如MgO2800℃，CaO2570℃， BeO2550℃，SrO2430℃.
等速干燥阶段：干燥曲 线平行（5%以上）某一点 时，曲线急剧弯曲使表面含 水量和中心处不等，表面含 水了量等于零，产生不均匀 收缩，导致内部产生应力
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①应力产生表现： 干燥变形 干燥裂纹
②应力克服措施： 减速干燥阶段，采取温度梯度干燥； 控制干燥速度
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青石（2MgO·2 Al2O3·5 SiO2）。 合计可用作耐火原料总数为4000余种，其中常
用于工业生产的耐火原料只有100种。
why?
除了考虑熔点外，还要看它在自然界中存在的 数量及分布情况，即作为耐火原料还应该具有来源 广，成本低廉。在地球岩石层中，硅酸盐+铝酸盐 数量最大占86.5%。金属Pt的熔点为1772℃，可 以用作耐火原料，但是太昂贵了。
①预备阶段（加热阶段） ②第一阶段（等速阶段）:
排出大量的水分，等速干燥、水分蒸发发生 在坯体表面。（仅与干燥介质的性质有关）—— 属于表面蒸发率速过程 ③第二阶段(降速阶段):
干燥速度降低，干燥介质影响较小，（与坯 体含水量和内部结构有关）——扩散率速过程 ④第三阶段（零速阶段）:
平衡水分保留在坯体内，大小取决于物料性 质、颗粒大小、干燥介质的温度与相对湿度
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1、气孔形成（粘土砖为例）
BJHG 曲线为粘土的收缩曲线；
BJIF 曲线为水分的排出曲线；
J 点：收缩与排出水分体积相等；
J 点以后：排出水分大于收缩
体积，所以产生气孔。
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2、内部应力的产生
干燥时，内部水分不等， 存在水分梯度，导致坯体干 燥不均匀，使得坯体内部产 生应力；
二、干燥速度与干燥条件的关系
温度 湿度 流动速度（干燥介质） （等速干燥影响较为明显（表面过程）
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三、干燥过程气孔形成和应力产生
对坯体水分认识： 可塑水：产生最大塑性所需水分，形成润 滑水膜 收缩水：湿坯干燥达最大收缩所排出水分 气孔水：收缩水排出后连续蒸发时排出水 分（刚性体不发生收缩）
c)三元化合物
约有148000种（除固熔体外），可用作耐火原料的约 有铝（2尖C7r8晶20O石种3·M（。gA如Ol2莫）O来3熔·M石点g（为O）233A熔5l02点O℃3为。·22S1i0O52℃）；熔镁点铬为尖18晶70石℃；镁
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d)四元化合物 估计可用作耐火原料的有400～600种，如：堇
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第四节 耐火材料的干燥
干燥的重要性 干燥阶段 干燥速度与干燥条件的关系 干燥过程气孔形成和应力产生
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为什么要进行干燥?
* 重要工序 使坯体获得一定机械强度，有利于装
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二、耐火原料的加工
（一）采矿和选矿 1、采矿考虑：储量丰富，可稳定的供应原矿，
质量波动不大，杂质含量符合技 术要求。 综合利用（具有开采价 值的要素：品位）
2、选矿：机械、物理、化学等方法将所选 目标矿物富集，并按矿物中各种矿 物的物理性质选用合适的选矿方法。
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一、耐火原料的选择
耐火原料的选择从两个方面进行考虑：
（1）化学观点：选择具有高熔点的单质或化合物；
（2）矿物观点：选择具有高耐火度的矿物。
a)元素角度选择
门捷列夫元素周期表上，从H到V78个元素 中（稀土元素除外）熔点高于2000℃的有10个， 只有碳（熔点3500℃，有的书中为3700±100℃） 具有耐火材料生产的实际意义，其它元素的数量 不大。
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四、干燥制度
砖坯进行干燥时，控制条件的总和，包 括：干燥时间，进入和排出干燥剂的温度， 相对湿度，坯体干燥前后的水分；
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➢ 物料性质与结构（结合粘土量、熟料颗粒组 成：粗细）
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3、主要方法： 重液法：利用矿物的密度差，在重液中进行分离； 磁力法：利用不同矿物具有不同的磁导系数； 浮选法：利用矿物被液体所润湿程度的差别来进行
（工业脂肪酸的混合物）
化学法：利用一系列物理化学反应使矿物分离； 电泳法(电渗选矿法)：利用悬浮液的质点(如黏土、
高岭土)带有电荷,电流通过悬浮液时,带电的微粒向带 有相反电荷的电极移动,并沉积在其表面上。
窑和保证烧成初期能够顺利进行;经过干燥 的半成品得到初步定型,可能暴露成型过程 中造成的缺陷,提高成品率. 举例： ① 干压成型水分多，炸窑 ② 塑性成型水分多，没有强度
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三、其它成型方法
热压成型 （热塑性、晶界蠕动）
致密金刚石、炭化硅、赛隆（ 锆、氧化铝，控制晶粒生长
）、二氧化
热压注成型
埋粉排塑
电熔铸
等静压成型
振动成型
3000次/分钟振动，使颗粒重排
设备：振动锤、振动台、振动器（耐火混凝土常用）
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其中， 可塑成型三阶段明显，不能快速干燥; 半干法成型的三阶段不明显，可以提高
干燥速度 . 概念： 平衡水分：当坯体的含水量与外界条件(周围空气)
达到平衡时所含的水分;
干球温度以上水分:小于100℃时保留在坯体 中的水分.
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b)二元化合物
约有9200种二元化合物，约有1010种化合物是耐火的。
氧化物中： 酸性氧化物熔点最低：如SiO21713℃，TiO21825℃； 中性氧化物次之： 如Al2O3 2050℃，Cr2O32275℃； 碱性氧化物熔点高：如MgO2800℃，CaO2570℃， BeO2550℃，SrO2430℃.
等速干燥阶段：干燥曲 线平行（5%以上）某一点 时，曲线急剧弯曲使表面含 水量和中心处不等，表面含 水了量等于零，产生不均匀 收缩，导致内部产生应力
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①应力产生表现： 干燥变形 干燥裂纹
②应力克服措施： 减速干燥阶段，采取温度梯度干燥； 控制干燥速度
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用于工业生产的耐火原料只有100种。
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除了考虑熔点外，还要看它在自然界中存在的 数量及分布情况，即作为耐火原料还应该具有来源 广，成本低廉。在地球岩石层中，硅酸盐+铝酸盐 数量最大占86.5%。金属Pt的熔点为1772℃，可 以用作耐火原料，但是太昂贵了。
①预备阶段（加热阶段） ②第一阶段（等速阶段）:
排出大量的水分，等速干燥、水分蒸发发生 在坯体表面。（仅与干燥介质的性质有关）—— 属于表面蒸发率速过程 ③第二阶段(降速阶段):
干燥速度降低，干燥介质影响较小，（与坯 体含水量和内部结构有关）——扩散率速过程 ④第三阶段（零速阶段）:
平衡水分保留在坯体内，大小取决于物料性 质、颗粒大小、干燥介质的温度与相对湿度
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BJHG 曲线为粘土的收缩曲线；
BJIF 曲线为水分的排出曲线；
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J 点以后：排出水分大于收缩
体积，所以产生气孔。
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2、内部应力的产生
干燥时，内部水分不等， 存在水分梯度，导致坯体干 燥不均匀，使得坯体内部产 生应力；
二、干燥速度与干燥条件的关系
温度 湿度 流动速度（干燥介质） （等速干燥影响较为明显（表面过程）
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对坯体水分认识： 可塑水：产生最大塑性所需水分，形成润 滑水膜 收缩水：湿坯干燥达最大收缩所排出水分 气孔水：收缩水排出后连续蒸发时排出水 分（刚性体不发生收缩）
c)三元化合物
约有148000种（除固熔体外），可用作耐火原料的约 有铝（2尖C7r8晶20O石种3·M（。gA如Ol2莫）O来3熔·M石点g（为O）233A熔5l02点O℃3为。·22S1i0O52℃）；熔镁点铬为尖18晶70石℃；镁
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d)四元化合物 估计可用作耐火原料的有400～600种，如：堇
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第四节 耐火材料的干燥
干燥的重要性 干燥阶段 干燥速度与干燥条件的关系 干燥过程气孔形成和应力产生
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为什么要进行干燥?
* 重要工序 使坯体获得一定机械强度，有利于装
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二、耐火原料的加工
（一）采矿和选矿 1、采矿考虑：储量丰富，可稳定的供应原矿，
质量波动不大，杂质含量符合技 术要求。 综合利用（具有开采价 值的要素：品位）
2、选矿：机械、物理、化学等方法将所选 目标矿物富集，并按矿物中各种矿 物的物理性质选用合适的选矿方法。
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