耐火材料第三章

1、本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)： Al2O3-SiO2二元系統(tǒng)二元系統(tǒng) 雜質(zhì)對(duì)雜質(zhì)對(duì)Al2O3-SiO2二元系統(tǒng)的影響二元系統(tǒng)的影響 Al2O3-SiO2系制品的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)系制品的生產(chǎn)工藝要點(diǎn) Al2O3-SiO2系制品的性能特點(diǎn)系制品的性能特點(diǎn) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 1.1.粘土質(zhì)耐火材料；粘土質(zhì)耐火材料； 2.2.高鋁質(zhì)耐火材料；高鋁質(zhì)耐火材料； 3.3.莫來(lái)石質(zhì)耐火材料；莫來(lái)石質(zhì)耐火材料； 4.4.剛玉質(zhì)耐火材料；剛玉質(zhì)耐火材料； 第三章第三章 硅酸鋁及剛玉系耐火材料硅酸鋁及剛玉系耐火材料2 3.1 概況概況1.硅酸鋁質(zhì)耐火材料：硅酸鋁質(zhì)耐火材料：以以SiO2和和Al2O3為基本化學(xué)組成的為基本化

2、學(xué)組成的一類(lèi)耐火材料。一類(lèi)耐火材料。2.分類(lèi)：分類(lèi)：半硅質(zhì)半硅質(zhì)Al2O3含量含量15-30% 粘土質(zhì)粘土質(zhì) Al2O3含量含量30-46% 高鋁質(zhì)高鋁質(zhì) Al2O3含量大于含量大于46% 剛玉質(zhì)剛玉質(zhì) Al2O3含量大于含量大于90%3 Al Al2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系耐火材料組成與性能系耐火材料組成與性能 制品名稱(chēng)制品名稱(chēng) Al2O3含量，含量，% 主要礦物組成主要礦物組成化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 半硅磚半硅磚 1530 石英變體、石英變體、莫來(lái)石莫來(lái)石、玻璃相、玻璃相 半酸性半酸性 粘土磚粘土磚 3046 莫來(lái)石莫來(lái)石（50%）、石英變體、玻璃相）、石英變體、玻璃相弱酸性弱酸

3、性 等高鋁磚等高鋁磚 4660 莫來(lái)石莫來(lái)石（6070%）、石英變體、玻璃相）、石英變體、玻璃相弱酸性弱酸性 等高鋁磚等高鋁磚 6075 莫來(lái)石莫來(lái)石、少量剛玉、玻璃相、少量剛玉、玻璃相弱酸性弱酸性 等高鋁磚等高鋁磚 75 莫來(lái)石莫來(lái)石、剛玉、少量玻璃相、剛玉、少量玻璃相似中性似中性 剛玉磚剛玉磚 9599 剛玉剛玉、少量玻璃相、少量玻璃相中性中性 隨隨A/SA/S由低到高由低到高，制品呈酸性、弱酸性、中性（耐酸堿、化學(xué)穩(wěn)定）。，制品呈酸性、弱酸性、中性（耐酸堿、化學(xué)穩(wěn)定）。A/SA/S大于大于莫來(lái)石莫來(lái)石組成的高鋁磚、剛玉磚基本晶相組成：組成的高鋁磚、剛玉磚基本晶相組成：莫來(lái)石、剛玉。莫來(lái)石

4、、剛玉。A/SA/S小于小于莫來(lái)石莫來(lái)石組成的高鋁磚、粘土磚和半硅磚相組成：石英、組成的高鋁磚、粘土磚和半硅磚相組成：石英、莫來(lái)石莫來(lái)石性能：半硅質(zhì)耐火度低，整體性好（性能：半硅質(zhì)耐火度低，整體性好（略膨脹略膨脹）。）。 粘土、高鋁磚，粘土、高鋁磚，耐火度提高，熱震好。耐火度提高，熱震好。 剛玉制品抗渣強(qiáng)，剛玉制品抗渣強(qiáng)，熱震稍差熱震稍差。4 SiOSiO2 2A1A12 2O O3 3系組成與耐火度間的關(guān)系系組成與耐火度間的關(guān)系 AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系制品的荷重軟化變形溫度系制品的荷重軟化變形溫度 （1）Al2O3SiO2二元系統(tǒng)相圖二元系統(tǒng)相圖磚種磚種 AlAl

5、2 2O O3 3，% % 開(kāi)始開(kāi)始變形變形溫度溫度T TH H， 4%4%變形變形溫溫度，度， 40%40%變形變形溫溫度度T TK K， T TK K-T-TH H 等粘土磚等粘土磚 / 1250 1320 1500 250 等粘土磚等粘土磚 40 1400 1470 1600 200 莫來(lái)石磚莫來(lái)石磚 70 1600 1660 1800 200 剛玉磚剛玉磚 90 1870 1900 / / 所以所以AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系制品中，隨著系制品中，隨著AlAl2 2O O3 3含量的增加，其礦含量的增加，其礦物組成逐漸變化，高溫性能也呈規(guī)律性的變化。物組成逐漸變化

6、，高溫性能也呈規(guī)律性的變化。3.2 生產(chǎn)的工藝原理生產(chǎn)的工藝原理一、一、A-SA-S二元系統(tǒng)：二元系統(tǒng)：見(jiàn)相見(jiàn)相圖（圖（19421942年鮑恩與格年鮑恩與格雷提出）雷提出）1.1.晶相：三個(gè)（晶相：三個(gè)（方石英方石英：熔點(diǎn)熔點(diǎn)17231723；莫來(lái)石：；莫來(lái)石：熔點(diǎn)熔點(diǎn)18501850；剛玉：；剛玉：熔點(diǎn)熔點(diǎn)20502050）A A3 3S S2 2是A含量：72-78%72-78%固溶體。是該二元系統(tǒng)唯一二元化合物。固溶體。是該二元系統(tǒng)唯一二元化合物。針、柱針、柱狀晶體，鏈狀硅酸鹽結(jié)晶、高溫強(qiáng)度高，抗熱震性好狀晶體，鏈狀硅酸鹽結(jié)晶、高溫強(qiáng)度高，抗熱震性好（膨脹系數(shù)小），荷軟高。（膨脹系數(shù)?。?/p>

7、，荷軟高。剛玉（剛玉（ -Al-Al2 2O O3 3）： 中性中性（耐酸堿）、化學(xué)穩(wěn)定性好（抗（耐酸堿）、化學(xué)穩(wěn)定性好（抗渣好渣好) )、膨脹系數(shù)較大（比堿性?。?、熱震較差。、膨脹系數(shù)較大（比堿性?。嵴疠^差。粒、板粒、板狀。狀。 由于莫來(lái)石的存在由于莫來(lái)石的存在A(yíng)-SA-S系統(tǒng)分割二個(gè)子系統(tǒng)，系統(tǒng)分割二個(gè)子系統(tǒng)， 即即S-S-莫來(lái)石和莫來(lái)石和A-A-莫來(lái)石莫來(lái)石2.S-A2.S-A3 3S S2 2分系統(tǒng)分系統(tǒng) T TE E=1595 =1595 、共晶點(diǎn)組成（、共晶點(diǎn)組成（A=5.5%,S=94.5%)A=5.5%,S=94.5%)靠近靠近S S一邊、常一邊、常溫固相（溫固相（方石英，

8、莫來(lái)石方石英，莫來(lái)石）。）。 當(dāng)當(dāng)A A15%15%：液相線(xiàn)較陡、對(duì)溫度和組成都敏感，不宜作耐材。：液相線(xiàn)較陡、對(duì)溫度和組成都敏感，不宜作耐材。 當(dāng)當(dāng)A A15%15%：溫度低于：溫度低于17001700時(shí)，液相線(xiàn)較陡，隨溫度升高液時(shí)，液相線(xiàn)較陡，隨溫度升高液相量增加慢，同時(shí)莫來(lái)石會(huì)向液相中相量增加慢，同時(shí)莫來(lái)石會(huì)向液相中溶解溶解，補(bǔ)充液相中，補(bǔ)充液相中SiOSiO2 2含量使得液相的粘度隨溫度升高降低不明顯，這一特征決含量使得液相的粘度隨溫度升高降低不明顯，這一特征決定了粘土制品的荷軟開(kāi)始溫度不高而荷軟溫度范圍較寬的定了粘土制品的荷軟開(kāi)始溫度不高而荷軟溫度范圍較寬的特性。特性。3. A3.

9、A3 3S S2 2-A-A分系統(tǒng)分系統(tǒng) T TE E=1840=1840（較高）、比莫來(lái)石的熔點(diǎn)只低（較高）、比莫來(lái)石的熔點(diǎn)只低10 10 ，共晶點(diǎn)靠，共晶點(diǎn)靠A A一側(cè)、常溫一側(cè)、常溫莫來(lái)石、剛玉莫來(lái)石、剛玉共存。剛玉相抗渣好，但在共存。剛玉相抗渣好，但在A(yíng)-SA-S系統(tǒng)中系統(tǒng)中抗熱震差抗熱震差（但比堿性好）。（但比堿性好）。二、雜質(zhì)氧化物對(duì)二、雜質(zhì)氧化物對(duì)S-AS-A二元無(wú)變點(diǎn)的影響二元無(wú)變點(diǎn)的影響雜質(zhì)：雜質(zhì)：FeFe2 2O O3 3、TiOTiO2 2、CaOCaO、MgOMgO及及R R2 2O O等種類(lèi)、數(shù)量決定制品出等種類(lèi)、數(shù)量決定制品出現(xiàn)液相現(xiàn)液相溫度溫度、液相、液相數(shù)量數(shù)量

10、和和粘度粘度，起助熔作用，對(duì)耐火度影，起助熔作用，對(duì)耐火度影響很大。響很大。第三組分 無(wú)無(wú)FeOFeOFeFe2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOK K2 2O ONaNa2 2O OTiOTiO2 2S-AS-A3 3S S2 2分系分系T TE E/15951595121012101380138013451345144014409859851050105014801480A A3 3S S2 2-A-A分系分系T TE E /18401840138013801460146015121512157815781315131511041104172717271.1.可以看出：可以看出： R

11、 R2 2O-A-SO-A-S三元系統(tǒng)，三元系統(tǒng)， R R2 2O O是最強(qiáng)熔劑是最強(qiáng)熔劑，T TE E急劇降低！急劇降低！ R R2 2O O最有害雜質(zhì)，要嚴(yán)格控制。最有害雜質(zhì)，要嚴(yán)格控制。2.2.鐵氧熔劑作用鐵氧熔劑作用FeOFeO FeFe2 2O O3 3，要采取，要采取氧化氣氛氧化氣氛生產(chǎn)和生產(chǎn)和使用使用。9 Al2O3SiO2K2O系統(tǒng)相圖系統(tǒng)相圖 SiO2-A3S2 （1595） SiO2-A3S2-KAS6（985 ） T=610 較大較大 Al2O3-A3S2（1840 ） Al2O3-A3S2-KAS4（1315 ） T=525 較小較小 10 不同氣氛下不同氣氛下Al2O

12、3SiO2氧化鐵系統(tǒng)相圖氧化鐵系統(tǒng)相圖11 還原還原氣氛氣氛 SiO2-A3S2 (1595) SiO2-A3S2-2FeO2Al2O35SiO2 (1210) T=385氧化氧化氣氛氣氛 SiO2-A3S2 (1595) SiO2-A3S2-Fe2O3Al2O3 (1380) T=215 12 比較比較還原還原氣氛氣氛 Al2O3 - A3S2 (1840) Al2O3 -A3S2-FeOAl2O3 (1380) T=460 氧化氧化氣氛氣氛 Al2O3- A3S2 (1840) Al2O3 -A3S2-Fe2O3Al2O3 (1460) T=380 13 Al2O3SiO2氧化鐵系統(tǒng)氧化鐵

13、系統(tǒng)1 硅酸鋁耐火材料硅酸鋁耐火材料不宜不宜在在還原還原氣氛下燒成和使用氣氛下燒成和使用2 抵抗氧化鐵侵蝕的能力，抵抗氧化鐵侵蝕的能力，AlAl2 2O O3 3SiOSiO2 2比比大于大于2.552.55莫來(lái)石莫來(lái)石組成的高鋁磚組成的高鋁磚優(yōu)于優(yōu)于A(yíng)lAl2 2O O3 3SiOSiO2 2比較莫來(lái)石組成比較莫來(lái)石組成低的低的高鋁高鋁磚、粘土磚和半硅磚。磚、粘土磚和半硅磚。 此外，此外，F(xiàn)eFe2 2O O3 3在在TiOTiO2 2存在的條件下，降低制品的高溫力學(xué)性能。存在的條件下，降低制品的高溫力學(xué)性能。所以，在高鋁制品中，所以，在高鋁制品中，F(xiàn)eFe2 2O O3 3的含量應(yīng)控制在的

14、含量應(yīng)控制在2-32-3以下，以下，并且使并且使FeFe2 2O O3 3進(jìn)入結(jié)晶相形成固溶體進(jìn)入結(jié)晶相形成固溶體：防止：防止FeFe2 2O O3 3、TiOTiO2 2同同時(shí)時(shí)進(jìn)入玻璃相進(jìn)入玻璃相第三組分無(wú)無(wú)FeOFeOFeFe2 2O O3 3S-AS-A3 3S S2 2分系分系T TE E/159515951210121013801380A A3 3S S2 2-A-A分系分系T TE E /1840184013801380146014603、TiO2-Al2O3-SiO2三元系1）此圖無(wú)三元化合物，只有莫來(lái)石固溶體和鈦酸鋁，并且在莫來(lái)石中固溶有TiO2，如:B點(diǎn)：Al2O3=75%

15、，TiO2=6%，C點(diǎn)： Al2O3=69.5%，TiO2=3.5%2）ABCD區(qū)域?yàn)槟獊?lái)石固溶體區(qū)域，Al2O3-AT-B和SiO2-AT-C為三相區(qū)，TP分別為1727 和1480。3）A-B-Al2O3, AT-B-C, SiO2-D-C分別為莫來(lái)石固溶體與相應(yīng)物質(zhì)的二元混合物， 二元無(wú)變量點(diǎn)溫度分別為E3P1,P2P1和E2P2上的某一點(diǎn)。4）A/S小于2.55的制品，TiO2含量一般小于3.5%，基本上與莫來(lái)石形成固溶體，不存在于液相中；A/S大于2.55的制品，隨Al2O3含量的增加，莫來(lái)石含量減少，莫來(lái)石固溶TiO2量相應(yīng)減少，余下的TiO2會(huì)進(jìn)入液相，降低液化溫度和液相粘度，使

16、制品的高溫性能下降。4 、CaO-Al2O3-SiO2三元系體系無(wú)無(wú)CaOCaOS-AS-A3 3S S2 2分系分系T TE E/1595159513451345A A3 3S S2 2-A-A分系分系T TE E/1840184015121512說(shuō)明抗CaO侵蝕的能力，高鋁制品優(yōu)于粘土制品。1點(diǎn)TP=1345 2點(diǎn)TE=1170 7點(diǎn)TP=1512 15點(diǎn)TP=1470 5、 MgO-Al2O3-SiO2三元系S-AS-A3 3S S2 2分系統(tǒng)分系統(tǒng) 生成生成堇青石堇青石（M M2 2A A2 2S S5 5組群狀硅酸鹽），膨脹系數(shù)組群狀硅酸鹽），膨脹系數(shù)小、抗熱震比小、抗熱震比A A3

17、 3S S2 2好！用于陶瓷好！用于陶瓷匣缽。匣缽。A A3 3S S2 2-A-A分系統(tǒng)分系統(tǒng) 生成鎂鋁尖晶石（生成鎂鋁尖晶石（MAMA熔點(diǎn)熔點(diǎn)21352135) )， 該三元系該三元系統(tǒng)統(tǒng)T TP P= =15781578相對(duì)高、抗侵蝕。且相對(duì)高、抗侵蝕。且MAMA膨脹系數(shù)小、抗熱震比膨脹系數(shù)小、抗熱震比A A3 3S S2 2好！好！體系無(wú)無(wú)MgOMgOS-AS-A3 3S S2 2分系分系T TE E/1595159514401440A A3 3S S2 2-A-A分系分系T TE E /1840184015781578小結(jié)：小結(jié)：雜質(zhì)氧化物對(duì)雜質(zhì)氧化物對(duì)A-SA-S二元系影響：二元系

18、影響：R R2 2O O最強(qiáng)，最強(qiáng)，其次其次FeOFeO、FeFe2 2O O3 3、CaOCaO、MgOMgO，TiOTiO2 2最弱。最弱。3.3 粘土質(zhì)耐火材料粘土質(zhì)耐火材料 粘土質(zhì)耐火材料：采用粘土熟料與生粘土配制而成，粘土質(zhì)耐火材料：采用粘土熟料與生粘土配制而成，AlAl2 20 03 3含量為含量為30304848的一類(lèi)耐火材料。的一類(lèi)耐火材料。 一、粘土原料一、粘土原料：根據(jù)生成狀態(tài)和性質(zhì)，分為四類(lèi)：根據(jù)生成狀態(tài)和性質(zhì)，分為四類(lèi)1.粘土的種類(lèi)粘土的種類(lèi)A.A.高嶺土：高嶺石礦物，結(jié)晶較大，可塑性較差，是陶高嶺土：高嶺石礦物，結(jié)晶較大，可塑性較差，是陶瓷的主要瓷的主要原料；原料；B

19、.B.硬質(zhì)粘土：高嶺石礦物，結(jié)構(gòu)致密，可塑性差，通常硬質(zhì)粘土：高嶺石礦物，結(jié)構(gòu)致密，可塑性差，通常作為煅燒熟料的原料，煅燒后的化學(xué)成分為作為煅燒熟料的原料，煅燒后的化學(xué)成分為AlAl2 20 03 3+TiO+TiO2 2不小于不小于30%30%，F(xiàn)eFe2 2O O3 3不超過(guò)不超過(guò)2.5%2.5%； C. C.軟質(zhì)粘土：高嶺石礦物，可塑性好，多作硅酸鋁質(zhì)材軟質(zhì)粘土：高嶺石礦物，可塑性好，多作硅酸鋁質(zhì)材料的結(jié)合劑，分半硅質(zhì)粘土和可塑粘土；料的結(jié)合劑，分半硅質(zhì)粘土和可塑粘土； D. D.貝巖狀粘土：可塑性差，含較多雜質(zhì)礦物。貝巖狀粘土：可塑性差，含較多雜質(zhì)礦物。18 2. 化學(xué)礦物組成：化學(xué)礦

20、物組成： 主要化學(xué)成分：主要化學(xué)成分：Al2O3、SiO2 主礦物（主晶相）：高嶺石主礦物（主晶相）：高嶺石 ：Al2O32SiO22H2O 雜質(zhì)礦物（次晶相）：石英、鐵化合物以及有機(jī)物等，雜質(zhì)礦物（次晶相）：石英、鐵化合物以及有機(jī)物等，嚴(yán)格控嚴(yán)格控制制Al2O3含量及含量及Al2O3SiO2比值愈接近高嶺石礦物的理論值比值愈接近高嶺石礦物的理論值 粘土純度粘土純度，質(zhì)量，質(zhì)量。 Al2O3SiO2比值比值，粘土耐火度，粘土耐火度，粘土燒結(jié)熔融范圍越寬。，粘土燒結(jié)熔融范圍越寬。 19 3. 耐火粘土的工藝特性耐火粘土的工藝特性 分散性分散性 結(jié)合性結(jié)合性 燒結(jié)性燒結(jié)性 可塑性可塑性 粘土的礦物

21、組成和顆粒組成粘土的礦物組成和顆粒組成所控制所控制。（1）分散性）分散性 分散程度：分散程度：與顆粒粒徑分布及比表面積有關(guān)與顆粒粒徑分布及比表面積有關(guān) 粘土屬于高分散性物質(zhì)，一般不大于粘土屬于高分散性物質(zhì)，一般不大于10微米。微米。 粘土的工藝性質(zhì)如懸浮性、可塑性主要取決于小于粘土的工藝性質(zhì)如懸浮性、可塑性主要取決于小于2微米顆粒的數(shù)量。微米顆粒的數(shù)量。 粘土的分散度等級(jí)與在水中的分散性粘土的分散度等級(jí)與在水中的分散性 分分 散散 性性 優(yōu)優(yōu) 良良 中中 等等 困困 難難 1m m，% 45 35 3 35 等等 級(jí)級(jí) 高高 中中 低低 差差 含水量，含水量， 353545 45 252535

22、 35 151525 25 15 15 （2 2）可塑性）可塑性 表示方法：塑性指數(shù)和塑性指標(biāo)表示方法：塑性指數(shù)和塑性指標(biāo) 塑性指數(shù)法塑性指數(shù)法：粘土顯可塑狀態(tài)時(shí)的水量上限和下限之差：粘土顯可塑狀態(tài)時(shí)的水量上限和下限之差（含水量變化的范圍）來(lái)衡量可塑性強(qiáng)弱的間接指數(shù)值。（含水量變化的范圍）來(lái)衡量可塑性強(qiáng)弱的間接指數(shù)值。 塑性指標(biāo)法塑性指標(biāo)法：采用一定直徑的泥球，當(dāng)外力作用后發(fā)生形：采用一定直徑的泥球，當(dāng)外力作用后發(fā)生形 并開(kāi)始產(chǎn)生裂紋，并開(kāi)始產(chǎn)生裂紋， 以應(yīng)力以應(yīng)力( (變形力變形力) )與應(yīng)變與應(yīng)變( (變形的程度變形的程度) )的乘積來(lái)的乘積來(lái) 表示其可塑性程度的一種方法。表示其可塑性程度

23、的一種方法。 等等 級(jí)級(jí) 高高 中中 低低 可塑性指標(biāo)可塑性指標(biāo) 3.6 3.6 2.52.53.6 3.6 2.5 2.5 21 增加粘土可塑性的方法：增加粘土可塑性的方法： 除去如石英等非可塑性的雜質(zhì)礦物；除去如石英等非可塑性的雜質(zhì)礦物； 細(xì)磨以增加其分散度；細(xì)磨以增加其分散度； 加入適量塑性物質(zhì)結(jié)合劑（如亞硫酸紙漿廢液等）；加入適量塑性物質(zhì)結(jié)合劑（如亞硫酸紙漿廢液等）； 困料。困料。 （3）結(jié)合性）結(jié)合性 粘土分散程度粘土分散程度，比表面積，比表面積，結(jié)合性，結(jié)合性。 在實(shí)際生產(chǎn)中，通常都以粘土的可塑性來(lái)判斷其結(jié)合性在實(shí)際生產(chǎn)中，通常都以粘土的可塑性來(lái)判斷其結(jié)合性 能的強(qiáng)弱。能的強(qiáng)弱。2

24、2 （4）粘土的燒結(jié)性）粘土的燒結(jié)性 高嶺石的加熱變化高嶺石的加熱變化 Al2O32SiO22H2O Al2O32SiO2+2H2O （450550） Al2O32SiO2 Al2O3（無(wú)定形）（無(wú)定形）+2SiO2 （無(wú)定形）（無(wú)定形） Al2O3（無(wú)定形）（無(wú)定形）- Al2O3（結(jié)晶型）（結(jié)晶型） （930960 ） 3- Al2O3 +6SiO2 (無(wú)定形無(wú)定形)A3S2+4SiO2 (無(wú)定形無(wú)定形)(11001200) SiO2 （無(wú)定形）（無(wú)定形）SiO2 （方石英）（方石英） （12501300） （一次莫來(lái)石）（一次莫來(lái)石）1200 主要為莫來(lái)石長(zhǎng)大，至主要為莫來(lái)石長(zhǎng)大，至15

25、00 1600結(jié)束，方石英成玻結(jié)束，方石英成玻璃相璃相或其它變體或其它變體 。 23 雜質(zhì)的影響雜質(zhì)的影響 熔劑作用熔劑作用 Fe2O3、TiO2 促進(jìn)莫來(lái)石化；促進(jìn)莫來(lái)石化； CaO、R2O 抑制莫來(lái)石化、分解。抑制莫來(lái)石化、分解。 雜質(zhì)數(shù)量和種類(lèi)決定燒結(jié)機(jī)制雜質(zhì)數(shù)量和種類(lèi)決定燒結(jié)機(jī)制 液相燒結(jié)液相燒結(jié)（粘滯流動(dòng)燒結(jié)）（粘滯流動(dòng)燒結(jié)）高硅玻璃相高硅玻璃相 硬質(zhì)粘土硬質(zhì)粘土 A， T（燒結(jié)溫度）（燒結(jié)溫度） 軟質(zhì)粘土軟質(zhì)粘土 A， T （燒結(jié)溫度）（燒結(jié)溫度） 如如R2O，T燒結(jié)溫度將顯著降低燒結(jié)溫度將顯著降低 煤質(zhì)粘土或含有機(jī)物較多，孔隙多，燒結(jié)困難煤質(zhì)粘土或含有機(jī)物較多，孔隙多，燒結(jié)困難

26、24 定義：粘土磚定義：粘土磚Al2O33048% 分類(lèi)：分類(lèi)： 普通粘土磚普通粘土磚 全生料粘土磚全生料粘土磚 多熟料粘土磚多熟料粘土磚 高硅粘土磚高硅粘土磚 二、粘土磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)二、粘土磚的生產(chǎn)工藝要點(diǎn) 生產(chǎn)的工藝流程：生產(chǎn)的工藝流程：粘土熟料粘土熟料破粉碎破粉碎篩分篩分結(jié)合粘土結(jié)合粘土破粉碎破粉碎篩分篩分 混合共磨混合共磨配料配料混煉混煉成型成型干干燥燥燒成燒成成品揀選成品揀選結(jié)合粘土的篩下料一部分與熟料混合共磨，一部分拿來(lái)直接配料。結(jié)合粘土的篩下料一部分與熟料混合共磨，一部分拿來(lái)直接配料。1.原料選擇、配料原料選擇、配料A.多熟料制品多熟料制品（瘠化作用、分散、骨架、網(wǎng)絡(luò)化、高溫性

27、能好）（瘠化作用、分散、骨架、網(wǎng)絡(luò)化、高溫性能好） 物料配比：結(jié)合粘土物料配比：結(jié)合粘土25% 粒度組成：參照多熟料制品粒度組成：參照多熟料制品 干燥、燒成收縮大（收縮干燥、燒成收縮大（收縮15-20%），不易控制尺寸，高溫性能），不易控制尺寸，高溫性能不好。不好。 可見(jiàn)：多引入粘土熟料，可見(jiàn)：多引入粘土熟料，A制品性能優(yōu)于制品性能優(yōu)于B。27 2. 2.混煉方法：混煉方法： 結(jié)合粘土結(jié)合粘土 泥漿（泥漿（1-3%）+紙漿（紙漿（1-2%） 1) 結(jié)合粘土熟料結(jié)合粘土熟料干混干混水和紙漿水和紙漿混合混合 2) 熟料熟料水和紙漿水和紙漿結(jié)合粘土結(jié)合粘土混合混合 （常規(guī)常規(guī)） 3) 熟料熟料泥漿和

28、紙漿泥漿和紙漿共磨粉共磨粉混合（混合（最佳最佳）3. 3.成型與干燥：成型與干燥：通常機(jī)壓半干泥料水分一般為通常機(jī)壓半干泥料水分一般為4 46 6，50-80 MPa50-80 MPa壓力，生坯壓力，生坯體積密度體積密度2.102.102.40 g/cm2.40 g/cm3 3。 快速干燥制度快速干燥制度 ：1 1）干燥介質(zhì)進(jìn)口溫度：標(biāo)、普型磚）干燥介質(zhì)進(jìn)口溫度：標(biāo)、普型磚150150200200，異型磚，異型磚120120160160；2 2）廢氣排出口溫度：）廢氣排出口溫度：70708080；3 3）磚坯殘余水分：）磚坯殘余水分：2%2%；4 4）干燥時(shí)間：）干燥時(shí)間：16162424小時(shí)

29、。小時(shí)。4. 4.燒成：燒成：目的：目的：具有一定外形尺寸、氣孔率低、致密、強(qiáng)度提高、具有一定外形尺寸、氣孔率低、致密、強(qiáng)度提高、體積穩(wěn)定好、耐火性好。體積穩(wěn)定好、耐火性好。溫度：溫度：要要高于高于結(jié)合粘土燒結(jié)溫度。結(jié)合粘土燒結(jié)溫度。 寬燒結(jié)溫度范圍的粘土：要高出寬燒結(jié)溫度范圍的粘土：要高出100150； 窄燒結(jié)溫度范圍的粘土：要高出窄燒結(jié)溫度范圍的粘土：要高出50100 普通：普通：12501350 多熟料多熟料：13801420注意：注意：體積體積總收縮總收縮4-5%4-5%；燒成速度；燒成速度不能太快不能太快，適當(dāng)保溫。，適當(dāng)保溫。29 三、粘土制品的性質(zhì)三、粘土制品的性質(zhì)1.熱震性好（

30、熱震性好（1100：水冷：水冷10次；多熟料次；多熟料50-100次或更高）。主要次或更高）。主要原因：原因： A3S2 熱膨脹系數(shù)小、均勻、無(wú)多晶轉(zhuǎn)變、顆粒間有很多微熱膨脹系數(shù)小、均勻、無(wú)多晶轉(zhuǎn)變、顆粒間有很多微小裂紋緩沖應(yīng)力。小裂紋緩沖應(yīng)力。2.抗酸性熔渣侵蝕（抗酸性熔渣侵蝕（SiO2）。）。3.高溫性能差（無(wú)高溫性能差（無(wú)A3S2骨架）骨架）數(shù)量數(shù)量(50%)、結(jié)晶細(xì)小。、結(jié)晶細(xì)小。4.具有很寬的荷重軟化變形溫度范圍，但具有很寬的荷重軟化變形溫度范圍，但荷軟低荷軟低1250-1400 。提高措施提高措施 多熟料配比（骨架）及混合細(xì)磨工藝（分散均勻）；多熟料配比（骨架）及混合細(xì)磨工藝（分散

31、均勻）； 盡可能提高基質(zhì)中盡可能提高基質(zhì)中Al2O3含量，使基質(zhì)中含量，使基質(zhì)中Al2O3/SiO2比接近比接近莫來(lái)石組成，即提高基質(zhì)純度；莫來(lái)石組成，即提高基質(zhì)純度； 提高燒成溫度（提高燒成溫度（ A3S2 長(zhǎng)大）。長(zhǎng)大）。30 二、高鋁礬土原料二、高鋁礬土原料 ：不能直接制磚坯！必須煅燒成熟料。不能直接制磚坯！必須煅燒成熟料。 高鋁礬土（又稱(chēng)鋁土礦、礬土、鋁礬土、礬石）高鋁礬土（又稱(chēng)鋁土礦、礬土、鋁礬土、礬石） 1） 分布分布 山西（陽(yáng)泉、孝義、太原），河北（唐山、古冶），山西（陽(yáng)泉、孝義、太原），河北（唐山、古冶）， 河南（鞏義、新密、河南（鞏義、新密、 沁陽(yáng)、登封）以及貴州等地。沁陽(yáng)、

32、登封）以及貴州等地。 3.4 3.4 高鋁質(zhì)耐火材料高鋁質(zhì)耐火材料 一、定義、分類(lèi)一、定義、分類(lèi)：高鋁礬土熟料結(jié)合粘土，高鋁礬土熟料結(jié)合粘土，AlAl2 2O O3 3在在4890%4890%的鋁硅系制品。的鋁硅系制品。 按按Al2O3含量分：含量分： I等，等，75；II等，等，6075；III等，等，4860%。按礦物組成分：按礦物組成分：低莫來(lái)石、莫來(lái)石、莫來(lái)石低莫來(lái)石、莫來(lái)石、莫來(lái)石-剛玉、剛玉剛玉、剛玉-莫來(lái)石、剛玉質(zhì)莫來(lái)石、剛玉質(zhì) 隨隨AlAl2 2O O3 3含量增加、玻璃相減少、高溫性能增加！含量增加、玻璃相減少、高溫性能增加！31 化學(xué)組成：化學(xué)組成： AlAl2 2O O3

33、 3、SiOSiO2 2；少量雜質(zhì)；少量雜質(zhì)FeFe2 2O O3 3 、TiOTiO2 2 、 CaOCaO、 MgO MgO 、R R2 2O.O.礦物組成：礦物組成： 水鋁石：水鋁石： AlAl2 2O O3 3H H2 2O O、高嶺石：、高嶺石： AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 2O O2）組成、構(gòu)造）組成、構(gòu)造級(jí)別級(jí)別 化學(xué)成分，化學(xué)成分， 耐火度，耐火度， Al2O3 Fe2O3 CaO 特級(jí)特級(jí) 7575 2.02.0 0.50.5 17701770 一級(jí)一級(jí) 7075 2.52.5 0.60.6 17701770 二級(jí)二級(jí) 6070 2.52.5

34、0.60.6 17701770 三級(jí)三級(jí) 5560 2.52.5 0.60.6 17701770 四級(jí)四級(jí) 4555 2.02.0 0.70.7 17701770 4 4） 高鋁礬土的加熱變化：三階段高鋁礬土的加熱變化：三階段 分解階段；分解階段； 二次莫來(lái)石化階段；二次莫來(lái)石化階段； 重結(jié)晶燒結(jié)階段。重結(jié)晶燒結(jié)階段。過(guò)程中二次莫來(lái)石化過(guò)程伴隨約過(guò)程中二次莫來(lái)石化過(guò)程伴隨約1010的體積膨脹。的體積膨脹。 -Al2O3H2O-Al2O3游離、顆粒假象游離、顆粒假象+H2O （400-600） Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO2（偏高嶺石）偏高嶺石）+2H2O （600600左右左

35、右） 3（Al2O32SiO2）3Al2O32SiO2（一次莫來(lái)石）（一次莫來(lái)石）+4 SiO2 （980980左右）左右） （莫來(lái)石化）（莫來(lái)石化） （無(wú)定形）（無(wú)定形） 3-Al2O3+ 2SiO23Al2O32SiO2 （1200-1500） V+10% 二次莫來(lái)石化二次莫來(lái)石化過(guò)程中二次莫來(lái)石化過(guò)程伴隨約過(guò)程中二次莫來(lái)石化過(guò)程伴隨約1010的體積膨脹松散作的體積膨脹松散作用，顆粒相互推開(kāi)產(chǎn)生孔隙，液相難以彌合，阻礙燒結(jié)。用，顆粒相互推開(kāi)產(chǎn)生孔隙，液相難以彌合，阻礙燒結(jié)。莫來(lái)石、剛玉的重結(jié)晶燒結(jié)作用（莫來(lái)石、剛玉的重結(jié)晶燒結(jié)作用（1500）：）： 莫來(lái)石、剛玉晶體發(fā)育長(zhǎng)大莫來(lái)石、剛玉晶體

36、發(fā)育長(zhǎng)大（重結(jié)晶），（重結(jié)晶），氣孔縮小氣孔縮小和消失，坯體逐漸致密化，強(qiáng)度、密度增加。和消失，坯體逐漸致密化，強(qiáng)度、密度增加。 （高溫長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行）（高溫長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行）同時(shí)雜質(zhì)存在，高溫產(chǎn)生液相促進(jìn)燒同時(shí)雜質(zhì)存在，高溫產(chǎn)生液相促進(jìn)燒結(jié)，并緩解結(jié)，并緩解二次莫來(lái)石化造成的二次莫來(lái)石化造成的膨脹膨脹松散作用松散作用 （雜質(zhì)（雜質(zhì)FeFe2 2O O3 3 、TiOTiO2 2 輔助燒結(jié)作用）。輔助燒結(jié)作用）。 34 等級(jí)等級(jí) Al2O3， 燒結(jié)燒結(jié) 情況情況 燒結(jié)溫度燒結(jié)溫度 原因原因 特級(jí)特級(jí) 75 較易較易 160017001700 因高嶺石少，水鋁石多，二次莫來(lái)因高嶺石少，水鋁石多，二次莫來(lái)石

37、化程度弱，可能還有石化程度弱，可能還有TiO2級(jí)級(jí) 7075 較難較難 15001600 一定程度的二次莫來(lái)石化一定程度的二次莫來(lái)石化 級(jí)級(jí) 6070 最難最難 160017001700 二次莫來(lái)石化強(qiáng)烈二次莫來(lái)石化強(qiáng)烈 級(jí)級(jí) 5560 最易最易 1500左右左右 因高嶺石多，水鋁石少，二次莫來(lái)因高嶺石多，水鋁石少，二次莫來(lái)石化程度弱石化程度弱 級(jí)級(jí) 4555 最易最易 1500左右左右 同上同上 不同等級(jí)鋁礬土的燒結(jié)情況不同等級(jí)鋁礬土的燒結(jié)情況 可見(jiàn)：可見(jiàn)：A/S A/S 提高或提高或 A/S A/S 降低降低 , ,二次莫來(lái)石化效應(yīng)較弱二次莫來(lái)石化效應(yīng)較弱 A/S=2.55 ,A/S=2.

38、55 ,二次莫來(lái)石化效應(yīng)二次莫來(lái)石化效應(yīng) 激烈。激烈。35 相同點(diǎn)：高鋁制品的生產(chǎn)工藝流程與多熟料粘土質(zhì)制品生產(chǎn)相同點(diǎn)：高鋁制品的生產(chǎn)工藝流程與多熟料粘土質(zhì)制品生產(chǎn) 工藝流程相似。工藝流程相似。 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：二次莫來(lái)石化二次莫來(lái)石化反應(yīng)。反應(yīng)。 四、高鋁質(zhì)制品生產(chǎn)工藝要點(diǎn)四、高鋁質(zhì)制品生產(chǎn)工藝要點(diǎn) 1.礬土熟料的揀選分級(jí)：合理使用，精料精配，礬土熟料的揀選分級(jí)：合理使用，精料精配，2.礬土熟料的質(zhì)量要求：保證熟料充分燒結(jié)，即二次莫來(lái)石化礬土熟料的質(zhì)量要求：保證熟料充分燒結(jié)，即二次莫來(lái)石化和燒結(jié)收縮在原料煅燒過(guò)程中進(jìn)行完畢。和燒結(jié)收縮在原料煅燒過(guò)程中進(jìn)行完畢。控制熟料控制熟料：體密和吸水率。

39、：體密和吸水率。 3.配方選擇：避免結(jié)合粘土和熟料顆粒反應(yīng)生成二次莫來(lái)石配方選擇：避免結(jié)合粘土和熟料顆粒反應(yīng)生成二次莫來(lái)石， 產(chǎn)生體積效應(yīng)產(chǎn)生體積效應(yīng)A.、等高鋁制品：結(jié)合粘土用量等高鋁制品：結(jié)合粘土用量5%10%； 等高鋁制品：結(jié)合粘土用量等高鋁制品：結(jié)合粘土用量15%20%。B.B.采用兩種級(jí)別礬土熟料混合配方，可調(diào)整制品采用兩種級(jí)別礬土熟料混合配方，可調(diào)整制品AlAl2 2O O3 3含量和含量和改善基質(zhì)組成，改善基質(zhì)組成， AlAl2 2O O3 3含量高的礬土熟料以細(xì)粉形式加入為宜。含量高的礬土熟料以細(xì)粉形式加入為宜。 C. C.部分熟料和結(jié)合粘土共同細(xì)磨（部分熟料和結(jié)合粘土共同細(xì)磨（A/SA/S質(zhì)量比應(yīng)略大于質(zhì)量比應(yīng)略大于2.552.55），可），可控制二次莫來(lái)石化反應(yīng)在基質(zhì)中進(jìn)行，消除二次莫來(lái)石化在熟料控制二次莫來(lái)石化反應(yīng)在基質(zhì)中進(jìn)行，消除二次莫來(lái)石化在熟料顆粒表面進(jìn)行（細(xì)粉收縮較大，可以部分顆粒表面進(jìn)行（細(xì)粉收縮較大，可以部分抵消二次莫來(lái)石化的膨抵消二次莫來(lái)石化的膨脹作用脹作用）。盡量壓縮結(jié)合粘土用量。）。盡量壓縮結(jié)合粘土用量。 D. D.用生礬土細(xì)粉代替結(jié)合粘土，可解決二次莫來(lái)石化效應(yīng)的影響，用生礬土細(xì)粉代替結(jié)合粘土，可解決二次莫來(lái)石化效應(yīng)的影響，但工藝復(fù)雜，生產(chǎn)困難。但工藝復(fù)雜，生產(chǎn)困難。 E. E.