納米制造技術(shù)論文

　　現(xiàn)定義為凡物理化學(xué)性質(zhì)允許其在高溫環(huán)境下使用的材料稱為耐火材料。下面小編給大家分享一些耐火材料新技術(shù)論文，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　耐火材料新技術(shù)論文篇一

　　粘土質(zhì)耐火材料

　　摘要 粘土質(zhì)耐火材料是指Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～46%的耐火材料。粘土質(zhì)耐火材料為弱酸性制品，因其資源豐富，生產(chǎn)工藝簡單，成本低，故應(yīng)用廣泛。本文從粘土質(zhì)耐火材料的化學(xué)組成、分類、生產(chǎn)加工等方面來闡述粘土質(zhì)耐火材料，以便于在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞 粘土質(zhì);耐火材料

　　中圖分類號O6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708(2012)77-0182-02

　　1粘土耐火材料化學(xué)組成及其相平衡

　　粘土制品的高溫性能主要取決于制品的化學(xué)礦物組成。所以利用Al2O3-SiO2二元相圖，從理論上可以了解粘土制品的理論相組成及其隨化學(xué)組成和溫度的變化規(guī)律，對指導(dǎo)粘土質(zhì)耐火制品的生產(chǎn)和使用有著十分重要的意義。

　　從Al2O3-SiO2二元相圖可以看出，粘土質(zhì)耐火材料常溫下平衡相為方石英和莫來石(3Al2O3-2SiO2)，莫來石的理論組成為71，8% Al2O3和28，2% SiO2，熔點(diǎn)為1 850℃。溫度升高1 595℃時有低熔點(diǎn)共晶成分的熔融物生成。其共晶成分為5，5% Al2O3和94，5% SiO2。

　　粘土質(zhì)耐火材料中常含有Fe2O3，TiO2，CaO，MgO，K2O，Na2O等5～6種雜質(zhì)。隨著這些雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，制品內(nèi)形成液相的溫度降低，冷卻到1595℃以下也不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶相。有一部分則轉(zhuǎn)變成非晶質(zhì)的玻璃相，使制品的耐火性能降低。

　　2粘土耐火制品的分類

　　粘土耐火制品主要有粘土磚和不定形耐火材料。粘土耐火制品因其生產(chǎn)簡便，價格便宜，廣泛應(yīng)用于高爐、熱風(fēng)爐、均熱爐、退火爐、鍋爐、鑄鋼系統(tǒng)以及其他熱工設(shè)備，是消耗量較大的耐火制品之一。

　　2.1 粘土磚分為普通粘土磚、多熟料粘土磚、全生料粘土磚和高硅質(zhì)粘土磚等品種

　　1)普通粘土磚指Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%～42%的品種，產(chǎn)量高，用途廣。普通粘土磚由可塑性強(qiáng)、分散性大的軟質(zhì)粘土與一部分粘土熟料配制而成，概括地分為粘土一熟料磚和高嶺土一熟料磚。按耐火度的高低，將粘土質(zhì)耐火制品劃分為四個等級：特級品，高于1 750℃;一級品，1 730℃～1 750℃;二級品，1 670℃～1 730℃;三級品，1 580℃～1 670℃;

　　2)多熟料粘土磚是指含熟料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%以上，結(jié)合粘土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%以下的制品，多熟料粘土磚由于坯料大都處于瘠化狀態(tài)，在制造過程中不易變形，可以保證磚坯的外形尺寸，使燒成的制品具有較理想的體積密度、力學(xué)強(qiáng)度、坑熱展性和較高的耐火度;

　　3)全生料粘土磚也稱無熟料粘土磚，是用可塑性低、分散性弱、收縮很小的硬質(zhì)粘土或葉蠟石制成的。由于這種原料固有結(jié)合水分少，粉碎后雖然吸收了一定的外加水分，仍可保持原有的顆粒組成，因此可以不另加熟料，而且燒成品并不會因沒有熟料而產(chǎn)生收縮現(xiàn)象;

　　4)高硅質(zhì)粘土磚的主要原料有瘠化粘土(鍛燒過的硬質(zhì)粘土、高嶺土或葉蠟石)和天然石英砂。根據(jù)原料類別，高硅質(zhì)磚可分為石英一高嶺石質(zhì)高硅磚和石英一粘土質(zhì)高硅磚兩種。前者SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高可達(dá)75%～80%，耐火度大于1 710℃，顯氣孔率一般均大于25 %;后者是用含有石英巖的粘土或在燒結(jié)的粘土中加入石英砂配制。制品的耐火度較低.一般在1 610℃～1 700℃之間。

　　3 粘土質(zhì)耐火材科的原科

　　粘土質(zhì)耐火材料的原料為耐火粘土。耐火粘土的礦物組成主要是高嶺石，井伴有少量的石英、硫鐵礦、金紅石、蠟石及有機(jī)物等雜質(zhì)。耐火愁土的性能主要取決于高嶺石，但雜質(zhì)的危害極大。其中危害最大的是Fe2O3和TiO2，它們使磚坯在燒成時產(chǎn)生鼓泡、熔洞及黑斑等缺陷，會降低燒成率和制品耐火性能。因此，上述雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)嚴(yán)格控制在：Ca0+ Mg0小于0.6%～1.5%， Na2O+K2O小于1.5%。雜質(zhì)總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須小于6%。

　　高嶺石：

　　高嶺石的組成為3Al2O3 .2SiO2.2H20，其理論成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Al2O3 39.48%，SiO246.60%， H2013.92%。經(jīng)鍛燒后成分為Al2O3 45.87%， Si02 54.12%，硬度較低，一般為1～3，真密度為2.6g/cm3～2.68g/cm3。實(shí)際上，由于含有少量的雜質(zhì)。

　　高嶺石在燃燒時發(fā)生脫水分解、化合、結(jié)晶、晶體長大等一系列物理化學(xué)變化，并伴有較大的體積變化，一般不能直接用來制造磚坯。必須在高沮窯內(nèi)加熱膠燒成熟料方可使用。

　　高嶺石在加熱緞燒過程中的物理化學(xué)變化過程如下：

　　1)脫水分解。在450℃～550℃下高嶺石發(fā)生分解，排除結(jié)構(gòu)水，成偏高嶺石。此過程為吸熱反應(yīng)反應(yīng);

　　2)偏高嶺石分解和莫來石化。當(dāng)加熱溫度繼續(xù)升高時，偏高嶺石分解為無定形Al2O3 ～SiO2，加熱至900℃～1200℃時便形成莫來石和方石英。

　　4 粘土耐火制品的生產(chǎn)

　　4.1 生產(chǎn)流程

　　粘土耐火制品生產(chǎn)流程的選擇。主要取決于原料的性質(zhì)或成品的質(zhì)量要求。其工藝流程大致有3種：

　　流程(Ⅰ)是制造一般粘土制品，如粘土磚、澆鑄用磚等采取的工藝流程，而流程(Ⅱ)、(Ⅲ)是制造優(yōu)質(zhì)粘土制品的工藝。這兩種工藝的不同在于后者是將部分軟質(zhì)粘土以泥漿形式加入泥料中。多熟料粘土質(zhì)制品采用這一工藝流程生產(chǎn)，可以顯著地改善泥料的成型性能及制品的物理和高溫性質(zhì)。

　　4.2 原料準(zhǔn)備

　　主要是粘土熟料的制備和結(jié)合粘土的制備。其中，熟料的制備是將耐火粘土原料經(jīng)高溫緞燒制成各級顆粒料和細(xì)粉，結(jié)合粘土的制備是將粘土粗碎、干操、細(xì)磨成粉及調(diào)漿。

　　4.3 配料、混練與成型

　　以短燒的耐火粘土熟料為瘠料，配以一定比例的結(jié)合粘土，制成混合料。混合料中熟料所占比例多，稱為多熟料制品。此種制品體積穩(wěn)定性高，其他性質(zhì)也較好，但需要強(qiáng)力成型。多熟料磚是目前生產(chǎn)與應(yīng)用最廣泛的粘土制品。

　　4.4 干燥 　　粘土磚磚坯含水量依成型方法而不同，半干壓成型坯含水量低，水分蒸發(fā)時幾乎不發(fā)生收縮，可快速干操，或直接裝車入窯。含水較多的磚坯?？深A(yù)先采用適當(dāng)?shù)淖匀伙L(fēng)干或熱氣加熱干燥。然后送入隧道窯。干燥過程控制的關(guān)健因素為干燥速度，應(yīng)以保證磚坯不變形、不開裂和具有一定強(qiáng)度為原則?？刂谱罱K進(jìn)入燒成窯內(nèi)的磚坯含水量在2% 以下。

　　4.5 燒成

　　燒成的目的是使磚坯燒結(jié)，使其具有一定強(qiáng)度的外形尺寸、致密性與氣孔率，力學(xué)強(qiáng)度要高，體積穩(wěn)定性較好，耐火性能好。

　　5粘土質(zhì)耐火材料的性質(zhì)

　　粘土質(zhì)耐火制品的性質(zhì)在較大范圍內(nèi)波動。各等級耐火粘土的理化指標(biāo)：

　　1)耐火度

　　粘土質(zhì)耐火制品的耐火度較低，為1 580℃～1 770℃，主要與制品的化學(xué)組成有關(guān)。一般情況下，耐火度隨Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高，隨雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。尤其是Fe203和堿金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而顯著降低。

　　2)高溫耐壓強(qiáng)度

　　粘土磚高溫耐壓強(qiáng)度隨Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大。同時受低熔點(diǎn)物質(zhì)高溫下出現(xiàn)液相溫度、液相的數(shù)量及其粘度影響。一般在800℃以上可出現(xiàn)塑性變形。塑性變形的出現(xiàn)可以消除制品內(nèi)應(yīng)力的影響，使強(qiáng)度提高。

　　3)荷重軟化溫度

　　粘土質(zhì)耐火制品的荷重軟化溫度主要取決于制品中Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和雜質(zhì)的種類及數(shù)量。與其他制品相比，雖然在粘土質(zhì)耐火制品中有熔點(diǎn)很高的莫來石晶相，但在較低的溫度下(1 250℃～1 400℃)就開始軟化。

　　4)高溫體積穩(wěn)定性。

　　粘土質(zhì)耐火制品長期在高溫條件下使用，會產(chǎn)生殘余收縮。這是由于在生產(chǎn)過程中加入一定數(shù)量的結(jié)合劑(如結(jié)合粘土)，在燒成時礦化作用不徹底造成的。

　　5)抗熱震性

　　粘土質(zhì)耐火制品的抗熱震性好，普通粘土磚在1 000℃下水冷循環(huán)達(dá)10次以上，多熟料粘土磚可達(dá)50～100次或更高。

　　6)抗渣性

　　粘土質(zhì)耐火制品屬酸性耐火材料，抵抗弱酸性爐渣侵蝕的能力強(qiáng)，對酸性和堿性爐渣的抵抗能力較差。提高制品的致密度，降低氣孔率，能提高制品的抗渣性能。增大Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，抗堿性渣侵蝕能力提高。隨SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，抗酸性渣的能力增強(qiáng)。

　　6結(jié)論

　　耐火材料工業(yè)的迅速發(fā)展，耐火材料采用優(yōu)質(zhì)原料、高溫?zé)?，因此質(zhì)量也隨之提高、品種增加，高級耐火材料使用極為普遍，生產(chǎn)技術(shù)和自動化水平均得到提高。耐火材料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展是以提高質(zhì)量、增加品種和降低消耗為中心進(jìn)行的。

　　參考文獻(xiàn)

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