耐火材料的生产过程-1分析课件.ppt

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1、4/3/2023,材料科学与工程学院,1,一、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3700100）具有耐火材料生产的实际意义，其它元素的数量不大。,第一节 耐火材料的选择与加工,4/3/2023,材料科学与工程学院,2,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

2、氧化物次之：如Al2O3 2050，Cr2O32275；碱性氧化物熔点高：如MgO2800，CaO2570，BeO2550，SrO2430.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2780种。如莫来石（3Al2O3 2SiO2）熔点为1870；镁铝尖晶石（Al2O3MgO）熔点为2105；镁铬尖晶石（Cr2O3MgO）熔点为2350。,4/3/2023,材料科学与工程学院,3,d)四元化合物 估计可用作耐火原料的有400600种，如：堇青石（2MgO2 Al2O35 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

3、?,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。,4/3/2023,材料科学与工程学院,4,（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。,二、耐火原料的加工,4/3/2023,材料科学与工程学院,5,3、主要方法：重液法：利用矿物的密度差，

4、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。,4/3/2023,材料科学与工程学院,6,例：菱镁矿选矿方法的介绍,（1）重液选矿 菱镁矿，破碎0120mm（筛去08mm）分级60120和860重液选矿悬浮液中（MgO4546%）问题:有15%的废矿原料不能回收处理。（2）浮选 浮选剂（工业脂肪酸混合物）利用杂物和矿物对浮选剂的附着性与润湿

5、性的差别 矿石中MgO 3741%浮选45.546.5%,4/3/2023,材料科学与工程学院,7,（3）化学选矿,通过化学作用将矿物中有关成分提取出来的选矿方法，分离出来的原料的纯度较高。a、氯化镁法：获得原料:b、氨化法：水解获得,(水解),4/3/2023,材料科学与工程学院,8,c、碳酸氢盐法：,小结：(1)化学法制备高纯;（2）可以调节组分间比例（在沉淀过程、共沉淀一些物质）。,；,4/3/2023,材料科学与工程学院,9,1目的：提高制品的性能 获得性能稳定的坯料；改善制品成分，组织结构；保证制品的体积稳定性；保证外形尺寸的准确性 2矛盾区 死烧 制品性能稳定 制品烧成困难 轻烧

6、活性 稳定性差 3基本概念 活化轻烧：将物料充分细磨（采用高效粉磨技 术），在较低温度下烧结熟料（轻烧）；轻烧目的：获得易烧的原料（缺陷多，活性高),轻烧温度选择具有非常重要性。,（二）原料煅烧,4/3/2023,材料科学与工程学院,10,死烧：物料达到完全烧结称为死烧。T=0.7 Ts（Ts为主晶相氧化物的熔点）轻烧活化工艺：轻烧 压球（压坯）死烧（亦称两步煅烧）二步煅烧的特点：优点：获得高纯、高密度的氧化物制品。缺点：工艺复杂、燃料消耗大。注意：对于杂质含量大于4%的可不采用二步煅烧 工艺。需热工设备：多层炉、沸腾炉、回转炉、竖炉等。,4/3/2023,材料科学与工程学院,11,三、原料的

7、破粉碎,1.目的：a、选矿时需要；b、成型时获得较高的堆积密度；c、烧结活性。2、常用机械 粗碎：颚式破碎机；中碎：圆锥式破机 细碎：球磨机 使用上述机械应注意事项：生产能力由大变小；注意防尘；注意隔音,4/3/2023,材料科学与工程学院,12,采用超细磨技术（获得超细粉）a、高效能研磨促进相变和固相反应发生；b、表面活性提高，增大固相反应程度，降低 烧结温度；c、注意职业病，矽肺（主要由可溶性SiO2粉尘引 起）；d、高效能研磨手段：振动磨、气动磨、搅拌磨、爆炸方法等。,4/3/2023,材料科学与工程学院,13,4、助磨剂（加速物料的粉碎）实质：表面活性剂 作用：a、使物料颗粒表面自由能

8、和晶格畸变程度 减小，促进颗粒软化；b、吸附作用平衡颗粒表面的不饱和键，防 止颗粒重新聚合；上述作用都是为了防止重新聚合成大颗粒。助磨剂范围：胺、醇、酯、醚、无机盐类（水）,小颗粒为什么会聚合？a、弱结合：范德华引力。b、强结合：新表面的剩余化学键或游离基的作用。,4/3/2023,材料科学与工程学院,14,准备成型的物料 一、颗粒的几何学性质（密堆积原理）粉体颗粒的构造：一次颗粒、二次颗粒）粉体的粒度：粒径、粒度分布 颗粒的形状：1）体积形状系数:av、表面积形状系数:as 设一颗粒粒径为dp，体积为v，表面积为s，则v=av dp3 s=as dp2 球：av=/6 as=；立方体：av=

9、1 as=6,第二节 坯料的制备,4/3/2023,材料科学与工程学院,15,2）粉体的流动性 颗粒形状影响粉体的流动性。a、休止角：未加负载的粉料堆积在水平面上，假设落在料堆顶上的粉料速度是可以忽略不计的，则料堆与水平面的交角。b、偏析：粉料流动时，颗粒密度、形状、表面性状等的差异，粉料呈不均匀的现象称偏析。偏析分类及原因：附着偏析：粉料进入料仓时，因有一定落差，使粗细粉分开。填充偏析：料仓加料时，粗粒料层起筛分作用，细粉可穿过 其间进入下面的静止层；滚落偏析：粗颗粒质量大，摩擦系数小，使得粗颗粒滚落快而 流向仓壁。,4/3/2023,材料科学与工程学院,16,二、颗粒堆积研究的结论,4/3

10、/2023,材料科学与工程学院,17,4/3/2023,材料科学与工程学院,18,一般情况配料情况两级配料：粗：细三级配料：粗：中：细,其中：粗颗粒:从.5mm到34mm;中颗粒:从.2(或0.1)mm到0.5mm左右;细颗粒:从0到0.2(或0.1)mm.,4/3/2023,材料科学与工程学院,19,4/3/2023,材料科学与工程学院,20,采用单一的颗粒不能达到紧密堆积;采用多组分可达到紧密堆积，而且组分颗粒尺寸相差越大越好;较细颗粒数量应足够填充于紧密排列的颗粒构成的间隙中;增加颗粒组分虽可以提高堆积密度，但当3时，无实际意义;应适当增大临界颗粒尺寸，以使各组分颗粒尺寸相差大些;,4/3/2023,材料科学与工程学院,21,四、配料,配料包括按规定比例的各种原料、和同一原料的各不同颗粒组成配合的粉料；（1）要求：a、配料的化学组成必须能满足制品的要求，并且应比控制 指标高些（纯度高、杂质成分少）；b、结合剂的选择对制品的最终性能不产生影响，对结合剂变为制品的一部分应慎重，作为配料组 成配料；c、原料中含水分和灼减成分时，使得原料、配料和制品的 化学组成之间出现换算关系。,4/3/2023,材料科学与工程学院,22,（2）配料方法：,重量法：比较准确，误差一般0.2%容积法：按体积比来配料。常用、简单,