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耐火材料配合料的制备原则

发布日期: 2020-01-08 10:43:00    阅读量(420)    作者:刘梓明

耐火材料在生产过程中,其配合料的制备需通过破碎、筛分分级、配料、混炼、困料这5个重要工序,各工序间环环相扣,任何一道都是关乎到最终耐火材料成品质量的重要因素。

(1)破碎

破碎:将矿山采出的粒度为500〜1500mm的矿块破裂到粒度为5〜25mm的过程,方式有压碎、击碎、劈碎等,一般分3个阶段,粗碎从300mm破碎到50〜75mm,中碎从50〜75mm破碎到3〜5mm。细碎从5~10mm破碎到小于或等于0.088mm。

磨碎:以研磨和冲击为主,将破碎产品磨碎到10〜300μm大小,常用磨矿设备有棒磨机、球磨机、自磨机和半自磨机等。

(2)筛分和分级

筛分是指破粉碎后的物料通过一定尺寸的筛孔,使不同粒度的物料进行分离的过程。筛分过程中,通常将通过筛孔的物料称为筛下料,残留在筛上的物料称为筛上料。按颗粒在介质(通常为水)中沉降速度的不同,将物料分为不同的等级,称为分级。筛分和分级是在粉碎过程中分出适合粒度的物料,或把物料分成不同粒度级别分别入选。

生产耐火材料的坯料是将原料按一定比例与粒度组成配合,加入水或其他结合剂,在混炼机中混炼而制得的混合料。它具有坯体成型所要求的性能,如可塑性、结合性、流动性和充填性等。坯料制备工序包括配料和混炼两部分。

(3)配料的基本原则

根据耐火制品的性能要求和工艺特点,将不同材质和不同粒度的物料按一定比例进行配合的工艺称为配料。确定坯料的配合比例时,主要考虑制品的组成与性能要求,保证制品达到规定的性能指标;经混炼后坯料具有必要的成型性能,同时还注意合理利用原料资源,降低成本。

坯料的材质组成的确定:包括耐火制品主原料、辅助成分及添加剂的种类及比例的确定。主原料的类别主要根据工艺要求和制品的性能指标来确定。要求主原料能够承受足够高的使用温度和良好的抗环境侵蚀性能等。辅助成分和添加剂的引入常常是为了改善制品的使用性能,便于制品的制备或益于制品组成、结构和性能控制,其引入种类和数量是在一定的理论指导和试验基础上确定的。

在配制塑性要求高的成型料时,使用可塑性高的生料量较多。由于生料量未经热处理,在加热时引起的不稳定性高于熟料。因此,在对塑性影响不大的条件下,多配入熟料可减少制品烧成时的开裂或变形。在可塑成型料中,生料配入量不超过全部原料用量的50%。对于半干成型料,一般生料的加入量约占全部原料用量的5%〜10%或更少些。可塑性高的生料在成型料中具有较好的结合性。可提高生坯的强度,同时也有利于成型压力的传递,便于成型。生料一般以细粉的形式加入,生料具有较大的反应活性,可促使坯体烧结,有利于提高制品的强度。

配料颗粒组成的确定应考虑如下几方面:

•能够保证坯料具有合理的堆积密度;

•满足制品性能要求,如要求抗热震性好的制品,应在坯料中适当增加颗粒部分的数量和增大临界粒度,对于要求抗渣性好的制品,应使颗粒堆积满足最紧密堆积,便于得到致密烧结体;

•对生产工艺过程的影响,如在硅砖坯料中,要求细颗粒多些,使砖坯在烧成时易于进行多晶转化,而镁砖坯料中细颗粒过多则易于水化,对制品不利。

•满足后续工序的工艺要求,不同的成型方法对泥料的颗粒组成要求存在很大差异,除此之外还应考虑到利于制品的烧成,获得所要求的显微结构和组成。

配制坯料方法:一般有容积法和重量法两种。容积法配料是按物料的体积比来进行配料,各种给料机均可作为容积配料设备。容积配料一般用于连续配料,其缺点是精确性较差。而重量法配料精确度较高,一般误差不超过2%。

(4)混炼

混炼是使不同组分和粒度的物料与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,混炼在一定条件下对泥料有压实作用。

影响坯料混炼的因素:合理选择混炼设备,确定适当的混炼时间,以及选择合适的结合剂并适当控制其加入量等,有利于提高坯料的混炼均匀性。另外,加料顺序和粉料的颗粒形状对坯料的质量也产生影响,如近似球形颗粒内摩擦力小,在混炼过程中相对运动速度大,容易混炼均匀。棱角状颗粒的内摩擦力大,故与前者相比需要较长的混炼时间。

混料的混炼质量对成型和制品性能影响较大,在实际生产中,通常以检査坯料的颗粒组成和水分含量来评定其合格与否。混炼质量好的泥料,细粉形成一层薄膜,均匀地包围在颗粒周围,水分分布均匀,不但分布在颗粒表面,而且渗入颗粒的孔隙中,泥料密实,具有良好的成型性能。如果泥料的混炼质量不好,则用手摸料时有松散感,这种泥料的成型性能较差。

(5)困料

困料就是把初混后的坯料,在适当的湿度和温度下储放一定时间。困料时间的长短主要取决于工艺要求和坯料的性质。

困料的作用随坯料的性质不同而异,如使结合黏土和水分分布得更加均匀些,充分发挥结合黏土的可塑性能和结合性能,以改善坯料的成型性能。而对氧化钙含量较高的镁砖坯料进行困料,则为了使氧化钙在坯料中充分消化,以避免成型后的砖坯在干燥和烧成初期由于氧化钙的水化而引起砖坯开裂。又如,对用磷酸或磷酸铝作胶结剂的不烧砖进行困料,主要是去除泥料内化学反应产生的气体等。对于蜂窝陶瓷、高温窑具的生产泥料常需要较长时间的困料,使坯料中的液体结合剂分布均匀,提高泥料的均匀性和成型性。

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