耐火材料生产工艺
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颗粒组成容积：带式、板式、槽式、圆盘式、螺旋式、振动给料机 1.临界颗粒的确定 （硅质，镁质，砖及浇注料） 2.颗粒配比 a.连续颗粒的调整 b.不连续颗粒的调整. c颗粒对制品性能的影响
热震稳定性好：可适当提高颗粒部分数量和临界粒度 致密性和抗渣性好：提高颗粒部分数量，降低临界粒度 提高烧结能力，提高制品的密度：降低临界粒度，提高细粉
段：随着温度和时间的变化，物料收缩，气孔率下降，体积密度增大，这一系列变化 是一个渐变过程；完成此过程的两个必要条件是温度和时间
烧结过程影响因素
1.液相和重结晶作用 2.固相反应
3.再结晶和聚集再结晶
1.液相能填充空隙，可使颗粒靠近，从而提高致密度2.细小结 构的不完整晶体不断溶解，而结构完整的晶体不断从液相中 析出，并且不断地逐渐长大，这个过程叫重结晶过程3.液相 中成分少些，重结晶能力就大些4.降低粘度和提高温度有利 于烧结和加速重结晶作用
烧成
烧成设备 1.倒焰窑 2.隧道窑 3.推板窑 4.梭式窑等
烧成工序 1.装窑 2.烧成制度
间歇式，热效率低，生产能力低，劳动 强度大，操作条件差，周转时间长
连续式，自动化、机械化程度高， 生产能力较大，热效率较高
1. 烧成的最高温度 2. 各阶段的升温速度 3.在各阶段中窑内的气氛性质 4.在最高温 度下的保温时间5.制品冷却时的降温速度
烧 成窑
窑
推板窑
烧成过程中的物理化学变化
烧成过程中的物理化学变化是确定制品烧成热工 制度的重要依据，分三个阶段
加热阶段（室温~最高烧成温度）
1.排出自由水和大气吸附水2.坯体中形成气
⑴排水阶段（室温~200℃）
孔，具有透气性，有利用下一阶段反应
⑵分解氧化阶段 （200~1000℃1.）因原料种类而异2.结合水排出、盐分解及有机物 燃烧等3.晶型转变及少量低熔液相的形成4.质量
3磷酸或硫酸铝作胶结剂的耐火混凝土
缺点
1.条件要严格控制 2.过高或时间过长时，生产的胶体老化，水分散失 3.时间长，占用场地面积大
目前状况
1.耐材生产技术水平的发展提高 （高压力液压机）
2.原料质量提高
成型
成型
耐火坯料借助于外力和模型，成为具有一定尺寸、形状和强 度的坯体或制品的过程
方法：
1.半干法 2.可塑法
仅在坯体表面上，干燥速度等于自由水面的蒸发速 度，与坯体厚度及最初含水量无关，只与干燥介质
1.等速干燥阶段 （空气）的温度、湿度、及运动速度有关
2.降速干燥阶段
水分从表面蒸发的速度超过自坯体内部向表面扩散的速度， V取决于含水量、内部结构、水的粘度、物料性质等
3.低速及平衡干燥阶段
干燥速度趋于0，水分不再减少，此时保留 在坯体中的水分叫平衡水分
1.坯体水分5%左右，多采用压砖机、捣固机成型 2.密度高、强度大、干燥和烧成收缩小、尺寸易控等特点
3.注浆法
坯体水分大概在16~25%，一般用挤泥机成型
4.振动成型 5.热压注成型 6热压成型 7.电熔注法 8.等静压成型
1.坯体水分在35~45%，生产薄壁中空制品。 如热电偶套管、高温炉管、坩埚等
3.设备及研磨体摩擦损失小 4.防尘好
泥料的配料
泥料（砖料）的定义： 配料组成
按一定比例配合的各种原料（含粉 料），在混练机混练过程中加入水或 其它结合剂而制得的混合料
配料方法
1.化学组成：主成分，易熔杂质总量和有害杂质量的规定 2.颗粒配比3.常温结合剂4.原料中水分和灼减的换算
重量：磅秤、自动称量称、称量车、电子称、光电数字显示称
⑶液相形成和耐火相合成阶段（ ＞1减0轻0，0气孔℃增加），强度也有较大变化
烧结阶段 冷却阶段
wenku.baidu.com1.分解作用将继续完成2.随温度升高，液相量增加，液相粘度 降低，某些新耐火物相开始形成，并进行熔融重结晶3.由于液 相的扩散、流动、溶解沉析过程的进行，颗粒在液相表面张力
的作用下，进一步靠拢而促使坯体致密化，强度增加，体积缩 小，气孔率降低，烧结急剧进行
5.烧结方法有机械活化烧结、轻烧活化、二步 煅烧和直接死烧等
原料的破粉碎和筛分
原料的破碎 1.目的 2.设备
原料的粉碎 1.目的 2.两种方法的区别 3.设备
原料的筛分 1.目的 2.设备
湿法多用于陶瓷及特种耐火材料生产， 其优点为：1.粉碎粒度小2.粉碎效率高， 不易产生干粉料的粉料凝聚现象
耐火材料生产工艺
耐火材料一般生产工艺
原料加工 配料 混练 成型 干燥 烧成 检验 成品入库
原料的选矿
✓ 颗粒粒度 ✓ 颗粒形状 ✓ 颗粒密度 ✓ 浮选法（矿物被液态润湿程度） ✓ 重液选矿法 ✓ 静电选矿 ✓ 磁力选矿法 ✓ 电渗选矿法 ✓ 化学方法选矿法 ✓ 生物选矿法
原料干燥与煅烧
原料干燥
2.泥浆注入石膏模中，石膏吸收水分，并在其 表面集结成水分较少的泥料膜
半干法成型坯体密实程度
1.泥料性质2.压制压力 3.增压速度 4.加压时间
有触变性的泥料 1.成型易水化的物料如焦油白云石和焦
油镁砂料
2.浇注料
压力机
干燥
干燥：提高坯体的机械强度，有利于装窑操作并保证
烧成初期能够顺利进行
过程
3.有利于制品的生产
它聚集晶界，阻止烧结
还原气氛下火焰长，温度均匀，有利于均匀缓和地加热制 品，缓和高温下强氧化焰对制品有冲击的不利作用
晶体的内部和表面缺陷，促使晶体很不稳定，表面活性大，
其力图降低表面活性，以处于稳定状态，在高温作用下，如
烧结主要是由于晶体长大果这，种作用在同一晶体内部进行，则能够消除组成晶格质点 的空位，校正晶体的缺陷；若在晶粒间接触面进行，则使接
新晶体形成和长大，以及液触面逐渐扩大，达到晶粒的聚集和结合。
相形成、充填空隙、粘结晶体，从而促使烧结
硅砖料15分种，镁砖料20-25分钟；过长， a.再粉碎b.泥料发热蒸发而影响其成型性能
混练设备
混练机
困料
作用
使结合粘土进一步分散，从而使其与水分分布更均匀， 发挥其可塑性能与结合性能，以改善泥料的成型性能
1对粘土砖的作用
氧化钙在泥料中充分消化，避免CaO水化
2钙含量高的镁砖泥料
去除料内因化学反应产生的气体
烧成制度的确定
最高烧成温度和保温时间 升温和冷却速度 烧成气氛
1.保证某些物理化学过程的实现
碳砖还原气氛；去掉有机杂质 氧化气氛
2.有利于烧结反应的进行 1.硅砖（＞1000℃），还原性气氛使制品烧成较为缓和，
形成足够的液相，有利于鳞石英形成2.镁砖应在弱氧化
气氛下进行，氧化性强，则Fe2O3增加，形成铁酸镁，
1.结合粘土的干燥 2.熟料的干燥
原料的煅烧
1.形成熟料：密度高，强度大，体积稳定性好， 具有良好的物理-化学性能和外形质量，从而 保证耐材制品的外形尺寸
2.煅烧的天然矿石有粘土、高铝矾土、菱镁矿 和白云石等
3.不煅烧的天然矿物有硅石、叶蜡石等 4.煅烧温度Ts约为其熔点的0.7~0.9倍，多高 于制品的烧成温度，更高于制品的使用温度。
从最高烧成温度至室温的冷却过程中， 主要发生耐火相的析晶、某些晶相的 晶型转变、玻璃相的固化等过程，在 此过程中坯体的强度、密度、体积依 品种不同都有相应的变化
坯体中各种反应趋于完全、充分、液 相数量继续增加，结晶相进一步成长 而达到致密化
烧结过程的宏观结构变化及其影响因素
宏观结构变化
坯体的烧结可以概括为三个阶段1.热态接触：物料内部各组分质点间的接触增加，但仍 保留其边界2.开始阶段：质点间的边界被打开，但新的气孔尚未形成3.形成封闭气孔阶
对不同制品的要求
干燥方式
粘土砖在隧道窑烧成时，残 余水分应低于2~3%，在其
1.间歇式室式 2.隧道式
他窑烧成应低于4~5%。硅
砖烧成前要求干燥到1 ~ 2
其送风和排气温度分别为：粘土制品 120 ~ % ，镁砖0.6 ~ 1.0%
200℃，30~90℃；硅质制品80~120℃，50
~ 80℃；镁质制品110~130℃，50~70℃。
混练
混练 使不同组分和粒度的物料同的物料同适量的结合剂经混合和挤压 作用达到分布均匀和充分润湿的泥料制备过程
影响因素： 混练设备、混练时间、结合剂的选择及其加入量、
加料顺序、粉料颗粒形状
混练设备
单轴和双轴搅拌机、混砂机 （混合、搅拌） 湿碾机（混合、搅拌和挤压，更均匀）
混炼时间：如用湿碾机，粘土砖料4-10min，
热震稳定性好：可适当提高颗粒部分数量和临界粒度 致密性和抗渣性好：提高颗粒部分数量，降低临界粒度 提高烧结能力，提高制品的密度：降低临界粒度，提高细粉
段：随着温度和时间的变化，物料收缩，气孔率下降，体积密度增大，这一系列变化 是一个渐变过程；完成此过程的两个必要条件是温度和时间
烧结过程影响因素
1.液相和重结晶作用 2.固相反应
3.再结晶和聚集再结晶
1.液相能填充空隙，可使颗粒靠近，从而提高致密度2.细小结 构的不完整晶体不断溶解，而结构完整的晶体不断从液相中 析出，并且不断地逐渐长大，这个过程叫重结晶过程3.液相 中成分少些，重结晶能力就大些4.降低粘度和提高温度有利 于烧结和加速重结晶作用
烧成
烧成设备 1.倒焰窑 2.隧道窑 3.推板窑 4.梭式窑等
烧成工序 1.装窑 2.烧成制度
间歇式，热效率低，生产能力低，劳动 强度大，操作条件差，周转时间长
连续式，自动化、机械化程度高， 生产能力较大，热效率较高
1. 烧成的最高温度 2. 各阶段的升温速度 3.在各阶段中窑内的气氛性质 4.在最高温 度下的保温时间5.制品冷却时的降温速度
烧 成窑
窑
推板窑
烧成过程中的物理化学变化
烧成过程中的物理化学变化是确定制品烧成热工 制度的重要依据，分三个阶段
加热阶段（室温~最高烧成温度）
1.排出自由水和大气吸附水2.坯体中形成气
⑴排水阶段（室温~200℃）
孔，具有透气性，有利用下一阶段反应
⑵分解氧化阶段 （200~1000℃1.）因原料种类而异2.结合水排出、盐分解及有机物 燃烧等3.晶型转变及少量低熔液相的形成4.质量
3磷酸或硫酸铝作胶结剂的耐火混凝土
缺点
1.条件要严格控制 2.过高或时间过长时，生产的胶体老化，水分散失 3.时间长，占用场地面积大
目前状况
1.耐材生产技术水平的发展提高 （高压力液压机）
2.原料质量提高
成型
成型
耐火坯料借助于外力和模型，成为具有一定尺寸、形状和强 度的坯体或制品的过程
方法：
1.半干法 2.可塑法
仅在坯体表面上，干燥速度等于自由水面的蒸发速 度，与坯体厚度及最初含水量无关，只与干燥介质
1.等速干燥阶段 （空气）的温度、湿度、及运动速度有关
2.降速干燥阶段
水分从表面蒸发的速度超过自坯体内部向表面扩散的速度， V取决于含水量、内部结构、水的粘度、物料性质等
3.低速及平衡干燥阶段
干燥速度趋于0，水分不再减少，此时保留 在坯体中的水分叫平衡水分
1.坯体水分5%左右，多采用压砖机、捣固机成型 2.密度高、强度大、干燥和烧成收缩小、尺寸易控等特点
3.注浆法
坯体水分大概在16~25%，一般用挤泥机成型
4.振动成型 5.热压注成型 6热压成型 7.电熔注法 8.等静压成型
1.坯体水分在35~45%，生产薄壁中空制品。 如热电偶套管、高温炉管、坩埚等
3.设备及研磨体摩擦损失小 4.防尘好
泥料的配料
泥料（砖料）的定义： 配料组成
按一定比例配合的各种原料（含粉 料），在混练机混练过程中加入水或 其它结合剂而制得的混合料
配料方法
1.化学组成：主成分，易熔杂质总量和有害杂质量的规定 2.颗粒配比3.常温结合剂4.原料中水分和灼减的换算
重量：磅秤、自动称量称、称量车、电子称、光电数字显示称
⑶液相形成和耐火相合成阶段（ ＞1减0轻0，0气孔℃增加），强度也有较大变化
烧结阶段 冷却阶段
wenku.baidu.com1.分解作用将继续完成2.随温度升高，液相量增加，液相粘度 降低，某些新耐火物相开始形成，并进行熔融重结晶3.由于液 相的扩散、流动、溶解沉析过程的进行，颗粒在液相表面张力
的作用下，进一步靠拢而促使坯体致密化，强度增加，体积缩 小，气孔率降低，烧结急剧进行
5.烧结方法有机械活化烧结、轻烧活化、二步 煅烧和直接死烧等
原料的破粉碎和筛分
原料的破碎 1.目的 2.设备
原料的粉碎 1.目的 2.两种方法的区别 3.设备
原料的筛分 1.目的 2.设备
湿法多用于陶瓷及特种耐火材料生产， 其优点为：1.粉碎粒度小2.粉碎效率高， 不易产生干粉料的粉料凝聚现象
耐火材料生产工艺
耐火材料一般生产工艺
原料加工 配料 混练 成型 干燥 烧成 检验 成品入库
原料的选矿
✓ 颗粒粒度 ✓ 颗粒形状 ✓ 颗粒密度 ✓ 浮选法（矿物被液态润湿程度） ✓ 重液选矿法 ✓ 静电选矿 ✓ 磁力选矿法 ✓ 电渗选矿法 ✓ 化学方法选矿法 ✓ 生物选矿法
原料干燥与煅烧
原料干燥
2.泥浆注入石膏模中，石膏吸收水分，并在其 表面集结成水分较少的泥料膜
半干法成型坯体密实程度
1.泥料性质2.压制压力 3.增压速度 4.加压时间
有触变性的泥料 1.成型易水化的物料如焦油白云石和焦
油镁砂料
2.浇注料
压力机
干燥
干燥：提高坯体的机械强度，有利于装窑操作并保证
烧成初期能够顺利进行
过程
3.有利于制品的生产
它聚集晶界，阻止烧结
还原气氛下火焰长，温度均匀，有利于均匀缓和地加热制 品，缓和高温下强氧化焰对制品有冲击的不利作用
晶体的内部和表面缺陷，促使晶体很不稳定，表面活性大，
其力图降低表面活性，以处于稳定状态，在高温作用下，如
烧结主要是由于晶体长大果这，种作用在同一晶体内部进行，则能够消除组成晶格质点 的空位，校正晶体的缺陷；若在晶粒间接触面进行，则使接
新晶体形成和长大，以及液触面逐渐扩大，达到晶粒的聚集和结合。
相形成、充填空隙、粘结晶体，从而促使烧结
硅砖料15分种，镁砖料20-25分钟；过长， a.再粉碎b.泥料发热蒸发而影响其成型性能
混练设备
混练机
困料
作用
使结合粘土进一步分散，从而使其与水分分布更均匀， 发挥其可塑性能与结合性能，以改善泥料的成型性能
1对粘土砖的作用
氧化钙在泥料中充分消化，避免CaO水化
2钙含量高的镁砖泥料
去除料内因化学反应产生的气体
烧成制度的确定
最高烧成温度和保温时间 升温和冷却速度 烧成气氛
1.保证某些物理化学过程的实现
碳砖还原气氛；去掉有机杂质 氧化气氛
2.有利于烧结反应的进行 1.硅砖（＞1000℃），还原性气氛使制品烧成较为缓和，
形成足够的液相，有利于鳞石英形成2.镁砖应在弱氧化
气氛下进行，氧化性强，则Fe2O3增加，形成铁酸镁，
1.结合粘土的干燥 2.熟料的干燥
原料的煅烧
1.形成熟料：密度高，强度大，体积稳定性好， 具有良好的物理-化学性能和外形质量，从而 保证耐材制品的外形尺寸
2.煅烧的天然矿石有粘土、高铝矾土、菱镁矿 和白云石等
3.不煅烧的天然矿物有硅石、叶蜡石等 4.煅烧温度Ts约为其熔点的0.7~0.9倍，多高 于制品的烧成温度，更高于制品的使用温度。
从最高烧成温度至室温的冷却过程中， 主要发生耐火相的析晶、某些晶相的 晶型转变、玻璃相的固化等过程，在 此过程中坯体的强度、密度、体积依 品种不同都有相应的变化
坯体中各种反应趋于完全、充分、液 相数量继续增加，结晶相进一步成长 而达到致密化
烧结过程的宏观结构变化及其影响因素
宏观结构变化
坯体的烧结可以概括为三个阶段1.热态接触：物料内部各组分质点间的接触增加，但仍 保留其边界2.开始阶段：质点间的边界被打开，但新的气孔尚未形成3.形成封闭气孔阶
对不同制品的要求
干燥方式
粘土砖在隧道窑烧成时，残 余水分应低于2~3%，在其
1.间歇式室式 2.隧道式
他窑烧成应低于4~5%。硅
砖烧成前要求干燥到1 ~ 2
其送风和排气温度分别为：粘土制品 120 ~ % ，镁砖0.6 ~ 1.0%
200℃，30~90℃；硅质制品80~120℃，50
~ 80℃；镁质制品110~130℃，50~70℃。
混练
混练 使不同组分和粒度的物料同的物料同适量的结合剂经混合和挤压 作用达到分布均匀和充分润湿的泥料制备过程
影响因素： 混练设备、混练时间、结合剂的选择及其加入量、
加料顺序、粉料颗粒形状
混练设备
单轴和双轴搅拌机、混砂机 （混合、搅拌） 湿碾机（混合、搅拌和挤压，更均匀）
混炼时间：如用湿碾机，粘土砖料4-10min，