耐火材料制備工藝_

1、耐火材料制備原理及工藝摘要 耐火材料是一種耐火度不低于1580，有較好的抗熱沖擊和化學侵蝕的能力、導熱系數(shù)低和膨脹系數(shù)低的無機非金屬材料。其主要是以鋁礬土、硅石、菱鎂礦、白云石等天然礦石為原料經加工后制造而成的。其應用是用作高溫窯、爐等熱工設備的結構材料，以及工業(yè)用高溫容器和部件的材料，并能承受相應的物理化學變化及機械作用。主要是廣泛用于冶金、化工、石油、機械制造、硅酸鹽、動力等工業(yè)領域，在冶金工業(yè)中用量最大，占總產量的5060。耐火材料的發(fā)展在國民工業(yè)生產的應用中有著舉足輕重的地位。中國耐火材料的發(fā)展歷史悠久，具有了較為完整的生產工藝，其當代的發(fā)展已經是能獨立研發(fā)各種性能較為優(yōu)越的耐火材料，

2、但依然存在各種缺點和不足。 關鍵詞 耐火材料分類，原理工藝，前景前言 耐火材料是耐火度不低于1580的材料。一般是指主要由無機非金屬材料構成的材料和制品，耐火度是指材料在高溫作用下達到特定軟化程度時的溫度，它標志材料抵抗高溫作用的性能，是高溫技術的基礎材料。沒有耐火材料就沒有辦法接受燃料或發(fā)熱體散發(fā)的大量熱，沒有耐火材料制成的容器也沒有辦法使高溫狀態(tài)的物質保持一定時間。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的發(fā)展，不但對耐火材料質量要求越來越高，對耐火材料有特殊要求的品種越來越多，形狀越來越復雜。其成產流程大多如圖1-1。原料加工干 燥泥料制備成 型燒 成制 備圖1-1耐火材料的生產流程11耐火材料的分類和性能要求

3、1.1 分類1.1.1按組成來分耐火材料可分為硅質制品、硅酸鋁質制品、鎂質制品、白云石制品、鉻質制品、鋯質制品、純氧化制品及非純氧化物制品等。1.1.2按工藝方法來劃分可分為泥漿澆注制品、可塑成形制品、半干壓成形的制品、由粉末非可塑料搗固成形制品、由熔融料澆注的制品、經噴吹或拉絲成形的制品及由巖石鋸成的天然制品等。1.1.3根據(jù)耐火度來分可分為普通耐火材料制品，其耐火度為1580 1770；高級耐火材料制品，其耐火度為17702000；特級耐火材料制品。其耐火度為2000以上。1.1.4根據(jù)耐火材料制品的外形來分 可分為定形耐火材料制品，如燒成磚。電熔磚。耐火隔熱磚以及實驗和工業(yè)用坩堝。器皿等

4、特殊制品；不定形耐火材料制品，簡稱散裝料，在使用地點才制成所需要的形狀和進行熱處理，如澆注料、搗打料、投射料、耐火泥等；耐火纖維，如鋁纖維、硅酸鋁纖維等，使用時一般經過加工成毯、氈、板、繩。組合鍵和纖維塊制品。1.2基本性能要求耐火材料的性能表現(xiàn)在諸多方面，其中它的物理性能包括結構性能、熱學性能、力學性能、使用性能和作業(yè)性能。結構性能包括氣孔率、體積密度、吸水率、透氣度、 氣孔孔徑分布等。 熱學性能包括熱導率、熱膨脹系數(shù)、比熱、熱容、導溫系數(shù)、熱發(fā)射率等。力學性能包括耐壓強度、抗拉強度、抗折強度、抗扭強度、剪切強度、沖擊強度、耐磨性、蠕變性、粘結強度、彈性模量等。使用性能包括耐火度、荷重軟化溫

5、度、重燒線變化、抗熱震性、抗渣性、抗酸性、抗堿性、抗水化性、抗CO侵蝕性、導電性、抗氧化性等。作業(yè)性包括稠度、塌落度、流動度、可塑性、粘結性、回彈性、凝結性、硬化性等。其中耐火度是耐火材料的最主要的性能技術指標，耐火度越高，其質量也好2。耐火材料的重要性體現(xiàn)在：影響爐子生產率，影響產品質量，影響爐子壽命，以及影響產品成本。2傳統(tǒng)耐火材料的生產工藝 2.1原料的加工原料的加工主要包括原料的精選提純.均化或合成；原料的干燥和煅燒；原料的粉碎和分級。2.1.1耐火原料的選礦方法包括手選、沖洗、重選、浮選、磁選、電選、機械揀選和化學選礦等幾種。 手選，可以說所有的耐火原料都經過手選，從采礦分級堆放中就

6、開始手選，揀出雜質含量高的廢石，不同品級分別堆放。一般適用于大塊物料。 沖洗，原料加工前用水沖洗礦石，洗掉粘附在礦石表面的泥土及雜質，一般適用于大于100mm的塊狀物料。 重選，在介質流中，利用礦物原料密度不同進行選別。重選適用粒度范圍寬，從幾百mm到1mm以下，選礦成本低，對環(huán)境污染小。 浮選，利用各種礦物原料顆粒表面對水的濕潤性的差異進行選別。浮選通常能處理小于0.3mm的物料，原則上能選能選別各種礦物原料，是一種用途最廣泛的方法。 磁選，利用礦物顆粒磁性不同，在不均勻磁場中進行選別。耐火原料磁選大多用于除去鐵、鈦等雜質。 電選，利用礦物顆粒電性的差別，在高壓電場中進行選別。主要用于分選導

7、體，半導體和非導體礦物。電選機處理顆粒范圍窄，處理能力低，原料需要干燥，因此受到限制，但成本不高，分選效果好，污染小，主要用于粗精礦的精選。32.1.2 原料粉碎方式 壓碎，緩慢地施加壓力于物料，主要用在粗碎、中碎的硬質料，如顎式破碎機。 擊碎，瞬息間加力于物料。主要用在中碎、細碎的脆性料。如反擊式粉碎機，自磨機。 剪碎，在一定的壓力下，借剪切力進行研磨，主要用于細碎或韌性料。如球磨機，輥磨機。 劈碎，在支點間施力。主要用在粗碎、中碎或脆性料。如崔氏粉碎機。42.2配料與混練配料組成：（1）化學組成：主成分，易熔雜質總量和有害雜質量的規(guī)定。（2）顆粒配比。（3）常溫結合劑。（4）原料中水分和灼

8、減的換算。配料方法：重量：磅秤、自動稱量稱、稱量車、電子稱、光電數(shù)字顯示稱。容積：帶式、板式、槽式、圓盤式、螺旋式、振動給料機?；炀殻菏共煌M分和粒度的物料同的物料同適量的結合劑經混合和擠壓作用達到分布均勻和充分潤濕的泥料制備過程。其中混練設備: 單軸和雙軸攪拌機、混砂機 （混合、攪拌）濕碾機（混合、攪拌和擠壓，更均勻） 混 練 機 混合原理： 對流混合，顆粒從物料中的一處大批地移動到另一處，類似于流體中的騷動。 擴散混合，分離的顆粒散布在不斷展現(xiàn)的新生料面上，如同一般的擴散作用那樣。 剪切混合，在物料集合體內部，顆粒之間相對緩慢移動，在物料中形成若干滑移面，就像薄層流體運動。三種混合機理在混

9、合機中不是絕對分隔的。各類混合機的混合機理如下表：混合機類型移動混合擴散混合剪切混合重力氏（容器旋轉）大中小強制式（容器固定）大中中氣流式大小大5 2.3磚坯的成型耐火坯料借助于外力和模型，成為具有一定尺寸、形狀和強度的坯體或制品的過程方法： 1.半干法 2.可塑法3.注漿法 4.振動成型5.熱壓注成型6熱壓成7.電熔注法 8.等靜壓成型壓力機2.4 磚坯干燥用蒸發(fā)的方法從磚坯中排除水分的過程叫磚坯干燥。有利于提高坯體的機械強度，有利于裝窯操作并保證燒成初期能夠順利進行，是耐火材料工藝必不可少的過程。其過程分為三個階段，1.等速干燥階段 2.降速干燥階段 3.低速及平衡干燥階段如圖 干燥方式分

10、為常溫干燥和加熱干燥: 常溫干燥:一般堆放在空氣通的廠房內風干或陰干。一般可塑法和手工成型或壓機成型水分含量大的轉坯先風干，有一定強度后再進入其他干燥器內繼續(xù)干燥。 加熱干燥：常用以下幾種類型的干燥設備及方法: a.干燥坑:由磚砌的火坑。把磚坯碼放在鋪有砂子的坑上，用火箱加熱，煙氣經坑下的煙道加熱砂子，是其干燥。接近火箱處溫度較高，離火箱越遠溫度越低，干燥不均勻，耗熱量大。b.室式干燥：干燥熱源一般采用空氣預熱，被干燥的磚坯碼在干燥車上進行干燥。干燥器載熱體溫度和濕度可調，氣流分布叫均勻，一般適用于干燥大型和特異型制品。 此外還有隧道干燥，電熱干燥，紅外干燥，超聲波干燥等。2.5制品燒成耐火材

11、料的燒成是一個復雜的工藝過程。通過燒成，使坯體中各種反應趨于完全、充分、液相數(shù)量繼續(xù)增加，結晶相進一步成長而達到致密化。常用以下設備： 窯3 現(xiàn)代耐火材料的生產工藝傳統(tǒng)陶瓷的生產工藝是將原料制成細粉再成型。但是由于特種耐火材料化學的高純度，超級耐火性能，各種特殊性能，復雜的制品形狀，特別的使用要求，還有隔熱耐火材料，由于它的特殊結構，氣孔不小于45%，幾乎所有的耐火材料都追求高致密度，唯有它追求有一定強度的低密度。所以在生產工藝方面，除了按耐火材料的傳統(tǒng)工藝外，還要有降低制品體積密度，增加氣孔率的方法。熔鑄法是物料經高溫熔化后，直接澆鑄成制品的方法。一般是配料混勻和細磨等工序，在電弧爐內溶化，

12、然后澆注入耐高溫的鑄型中，再經冷卻結晶、退火或切割制成制品。如熔鑄莫來石磚、剛玉磚和鎂磚等。它們的坯體致密，機械強度高、高溫結構強度大，抗渣性好，使用范圍不斷在擴大。生產中主要通過控制熔化的氣氛、熔融溫度和冷卻條件，以保證高的生產效率、析晶符合要求和形成網(wǎng)絡結構。但在冷卻析晶過程中，往往由于析晶溫度不一致，產生晶粒偏析而使制品內部形成集中的空洞縮孔。 熔融噴吹法是將物料放在電弧爐中熔融成熔體，在熔體流出的瞬間，以高壓空氣或過熱蒸汽進行噴吹，使熔融物料分散成纖維或形成空心球的方法。這是生產耐火纖維和空心球（氧化鋁空心球或氧化鋯空心球）的主要方法。制品主要用作輕質耐火、隔熱材料。此外，還可制成粉狀

13、或粒狀不定形耐火材料，臨用時以焦油、瀝青、水泥、磷酸鹽、硫酸鹽或氯化鹽等結合劑膠結，不經成型和燒結而直接使用。4 耐火材料的發(fā)展展望4.1發(fā)展不定型耐火材料 不定型耐火材料被喻為第二代耐火材料，同燒成定型耐火材料有以下優(yōu)點： 不定型耐火材料不需要壓磚機和燒成熱工設備，工廠占地小，基本建設投資低。 節(jié)約能源，耗能僅為燒成品的. 勞動強度低，可完全機械作業(yè)，生產效率高。 可任意造型，制成整體襯體，強度高，抗熱震性好，無接縫，氣密性好，散熱損失小。4.2 用電容法生產原料和制品 熔鑄磚與陶瓷結合磚相比主要優(yōu)點是晶間結合，晶體發(fā)育好，排列緊密，氣孔少，蠕變率小，盡管材料中存在低熔相，但它填充在晶體骨架

14、空隙中，并不起主導作用。 通過電熔還能起到除雜質，如高鋁礬土中的Si，MgQ，O，等的提純作用。因此電熔材料的特點是：結構致密，氣孔率低，如采用氧化法的電熔Zr大型塊體顯氣孔率為0.5%1%；材料純度高，如我國用A大于85%的高礬土熟料電熔成A不小于98.5%的亞白剛玉；荷重軟化溫度?。粰C械強度高；電熔材料的缺點是熱導率偏高，抗熱震性較差。4.3 發(fā)展爐體冷卻技術，加強耐火材料保護 采用水冷代替耐火材料在高溫設備上屢見不鮮。煉鋼電爐采用水冷爐蓋和水冷爐壁技術，使電爐使用壽命顯著提高。超高功率電爐爐蓋和爐壁熱流增大，采用水冷技術可使熔損部分被噴濺上的爐渣冷卻而補充。泡沫渣埋弧技術是在不斷增加渣量

15、的前提下，使渣厚度增加。主要原理是渣中FeO與C反應生成CO氣體，慢慢從渣中溢出，使渣保持泡沫化狀態(tài)，從而減小弧光對稱的熔損，降低耐火材料的損耗。水冷使電能消耗增大，1t鋼約增加5%10%，但使用壽命延長，檢修停爐時間縮短，特別是耐火材料消耗降低55%90%，總得經濟效益是好的。采用水冷與合適的耐火材料相配合應該是未來爐窯等熱工設備的發(fā)展方向。65結束語作為中國工業(yè)生產進步中不可或缺的生產因素，耐火材料在中國的發(fā)展是有著長久的歷史的，當今的發(fā)展已經研究開發(fā)了高鋁磚、鎂鋁磚、焦爐硅磚、碳磚、碳化硅磚、電熔莫來石磚、耐火混凝土和不燒磚等廣泛應用在國民工業(yè)生產中的較好的耐火材料。如今耐火材料已經廣泛

16、應用于鋼鐵工業(yè)有色冶金工業(yè)、建材工業(yè)以及化工和垃圾焚燒等領域。而今后的發(fā)展前景是朝著原料優(yōu)質化、向質量型轉變、開拓新品種、新工藝、耐火材料綜合消耗等方向發(fā)展，繼續(xù)研發(fā)科學高效的耐火材料。前 言畢業(yè)實習是大學教育最后一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)實習，使我們在社會實踐中接觸與本專業(yè)相關的實際工作，增強感性認識，培養(yǎng)和鍛煉我們綜合運用所學的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識，去獨立分析和解決實際問題的能力，把理論和實踐結合起來，提高實踐動手能力，提高我們在實際的社會工作中的交際能力，了解整個的就業(yè)環(huán)境和市場信息。讓我們在真正走入工作崗位之前學習社會、接觸社會，為我們畢業(yè)后走上工作崗位打下一定的基

17、礎；同時能檢驗教學效果，并為自己能順利與社會環(huán)境接軌做準備。是學生將理論知識同生產實踐相結合的有效途徑，是增強學生的群眾性觀點、勞動觀點、工程觀點和建設有中國特色社會主義事業(yè)的責任心和使命感的過程。 耐火材料屬無機非金屬材料學科，其產品主要應用于冶金、建材、有色、化工、機械、電力等高溫工業(yè)生產過程中，是高溫工業(yè)不可缺少的重要基礎材料。在國民經濟建設，特別是高溫工業(yè)發(fā)展中有著不可替代的重要作用。中國耐火材料工業(yè)健康發(fā)展、不斷壯大，生產規(guī)模已多年居世界第一位。2004-2009年間，耐火材料行業(yè)產值增速高于產量增速，這其中已折射出耐火材料行業(yè)的技術進步，行業(yè)正向以高技術含量、高附加值為目標的產品結

18、構升級。2010年，全國耐火制品產量2808.06萬噸，其中致密定型耐火制品1698.92萬噸，隔熱耐火制品64.40萬噸，不定形耐火制品1044.74萬噸。2010年，全國耐火材料進口量、僅占國內耐火材料需求量的0.012%，足以證明國內耐火材料產品的數(shù)量、品種和質量等可以滿足國內高溫工業(yè)生產運行和技術發(fā)展的需要。2011年，全國耐火制品產量2949.69萬噸，同比增長5.04%。其中致密定型耐火制品1765.22萬噸，同比增長3.90%，保溫隔熱耐火制品67.34萬噸，同比增長4.57%，不定形耐火制品1117.13萬噸，同比增長6.93%。隨著我國經濟實力的整體提高，中國在世界耐火材料行

19、業(yè)的地位也在不斷提高，目前我國耐火材料工業(yè)所生產的產品品種和總量，不僅滿足了國內高溫工業(yè)生產、發(fā)展的需求，而且產品遍及東南亞多國和美洲、歐盟、俄羅斯等150個國家（地區(qū)）。新型綠色環(huán)保和節(jié)能降耗耐火材料將成為未來耐火材料行業(yè)發(fā)展的主要趨勢，不定形耐火材料、無鉻耐火材料、新型絕熱耐火材料受益于產業(yè)發(fā)展政策，將成為未來迅速發(fā)展的主要產品。目前不定形耐火材料占比僅為33%，到2020年這一比例將達到60%以上，因此新型耐火材料未來仍有較大成長空間生產實習是與課堂教學完全不同的教學方法，在教學計劃中，生產實習是課堂教學的補充，生產實習區(qū)別于課堂教學。課堂教學中，教師講授，學生領會，而生產實習則是在教師

20、指導下由學生自己向生產向實際學習。通過現(xiàn)場的講授、參觀、座談、討論、分析、作業(yè)、考核等多種形式，一方面來鞏固在書本上學到的理論知識，另一方面，可獲得在書本上不易了解和不易學到的生產現(xiàn)場的實際知識，使學生在實踐中得到提高和鍛煉一、實習目的畢業(yè)實習是我們畢業(yè)生知識結構中不可缺少的一門主要實踐性課程。主要目的有：(1)使我們了解我國當前的耐火材料行業(yè)玻璃行業(yè)的發(fā)展趨勢。(2)通過對生產車間，管理單位及部門的接觸，使學生對耐火材料等無機非金屬材料制品的整個生產工藝流程、常用設備、生產原材料的選用等有關情況，有一個清楚的認識，初步掌握耐火材料的具體生產過程,掌握耐火磚胚的形成工程,掌握各種生產設備的工作

21、原理和作用,為畢業(yè)打下良好的基礎。(3)實習期間學生到生產第一線，深入生產實際參加施工技術組織、施工管理及技術經濟等方面的實際工作，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，鍛煉學生的分析問題和解決問題的能力，并進一步鞏固和深化所學的理論知識。為后續(xù)的畢業(yè)設計以及今后的工作打下良好的基礎。(4)通過生產實習，密切接觸工人師傅和工程技術人員，學習他們的優(yōu)秀品質和獻身社會主義建設事業(yè)的精神，使學生進一步培養(yǎng)自己的專業(yè)素質，明確自己的社會責任和歷史使命。二、實習內容1.實習單位簡介1.1公司簡介焦作北星耐火材料有限公司，位于河南省博愛柏山工業(yè)區(qū)，屬耐火材料協(xié)會成員單位。資產總額8000萬元，注冊資金1000萬元，

22、占地70000平方米，是專業(yè)從事耐火材料生產加工企業(yè)。公司下設碳化硅制品廠、不定形耐火材料廠、輕質保溫材料廠 ，耐火材料生產能力50000噸。公司職工500人，其中專業(yè)技術人員150人，是通過ISO9001國際質量管理體系認證企業(yè)。我公司碳化硅制品年生產能力10000噸，其中氮化硅結合碳化硅制品、Sialon結合碳化硅制品9000噸，氧化物結合碳化硅制品1000噸；各種牌號的重質、輕質不定形耐火材料年生產能力20000噸；輕質保溫系列制品年生產能力20000噸。本公司生產的制品具有耐火度高、規(guī)格齊全、尺寸精確、使用壽命長等優(yōu)點，廣泛應用于鋼鐵行業(yè)的大型高爐、焦爐、熱風爐、石油化工、火電、陶瓷、

23、玻璃、電解鋁、碳素等行業(yè)的各式窯爐。在電解槽和碳素燒爐上用的耐火材料，我公司已形成氮化硅制品，干式防滲料，重質、輕質澆注料，輕質保溫磚等整套筑爐材料的生產能力。我公司生產餓的碳化硅窯具材料（棚板、支柱、橫梁、匣體等）被全國各地眾多陶瓷廠家所采用。在客戶中深受好評，產品暢銷全國各地，并出口到其他國家和地區(qū)。焦作北星耐火材料有限公司的發(fā)展，離不開新老朋友的關心與幫助，北星人將堅守“做生意就是做人”和“以誠為本、質量求信”的經營理念，與更多的朋友經銷更廣泛、更深入的合作，同舟共濟，共同發(fā)展。2實習內容2.1 耐火材料的發(fā)展中國在4000多年前就使用雜質少的粘土，燒成陶器，并已能鑄造青銅器。東漢時期（

24、公元25220）已用粘 土質耐火材料做燒瓷器的窯材和匣缽。20世紀初，耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發(fā)展，同時發(fā)展了完全不需燒成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纖維（用于1600以上的工業(yè)窯爐）。前者如氧化鋁質耐火混凝土，常用于大型化工廠合成氨生產裝置的二段轉化爐內壁,效果良好。50年代以來,原子能技術、空間技術、新能源開發(fā)技術等的迅速發(fā)展，要求使用耐高溫、抗腐蝕、耐熱震、耐沖刷等具有綜合優(yōu)良性能的特種耐火材料，例如熔點高于2000的氧化物、難熔化合物和高溫復合耐火材料等。無論是古代、中世紀、文藝復興時代的耐火材料，工業(yè)革命前后高爐、焦爐、熱風爐用耐火材料，還是近代后期新型耐火材料及其

25、制造工藝，現(xiàn)代耐火材料制造技術及主要技術進步，以及對未來耐火材料發(fā)展的展望，耐火材料的發(fā)展都與高溫技術相伴。在中國有許多工廠生產耐火材料產品。中國有豐富的資源，也正因為這方面的原因，各大外國投資商也來到國內一展身手，展露頭角。在中國的東北部，是耐火材料供應商極其豐茂的地區(qū)，導致其他國外投資商對其的出口低價格產生了質疑，從而在2003年由歐盟提出對中國耐火材料新產品的反傾銷，限制了產品對歐盟的出口。2006年中國為保護原材料資源的大量流失，對部分行業(yè)進行了減免出品退稅，以此極大地限制產品的出口。但這并不能在很大程度上限制一些國外的品牌銷售，因為它們擁有幾十甚至上百年的銷售生產經驗，并極大地占有了

26、市場，也創(chuàng)立了它們在各大洲的品牌效應。2.2 耐火材料的種類耐火材料種類繁多，通常按耐火度高低分為普通耐火材料（15801770）、高級耐火材料（17702000）和特級耐火材料（2000以上）；按化學特性分為酸性耐火材料、中性耐火材料和堿性耐火材料。此外，還有用于特殊場合的耐火材料。 現(xiàn)在對于耐火材料的定義，已經不僅僅取決于耐火度是否在1580以上了。目前耐火材料泛指應用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生產設備內襯的無機非金屬材料。(1)酸性耐火材料用量較大的有硅磚和粘土磚。硅磚是含93%以上SiO2的硅質制品，使用的原料有硅石、廢硅磚等。硅磚抗酸性爐渣侵蝕能力強，但易受堿性渣的侵蝕，它的荷重軟化

27、溫度很高，接近其耐火度，重復煅燒后體積不收縮,甚至略有膨脹,但是抗熱震性差。硅磚主要用于焦爐、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐等熱工設備。粘土磚中含30%46%氧化鋁，它以耐火粘土為主要原料，耐火度15801770，抗熱震性好，屬于弱酸性耐火材料，對酸性爐渣有抗蝕性，用途廣泛，是目前生產量最大的一類耐火材料。 (2)中性耐火材料高鋁質制品中的主晶相是莫來石和剛玉，剛玉的含量隨著氧化鋁含量的增加而增高，含氧化鋁95%以上的剛玉制品是一種用途較廣的優(yōu)質耐火材料。鉻磚主要以鉻礦為原料制成的，主晶相是鉻鐵礦。它對鋼渣的耐蝕性好，但抗熱震性差，高溫荷重變形溫度較低。用鉻礦和鎂砂按不同比例制成的鉻鎂磚抗熱震性好，主要

28、用作堿性平爐頂磚。 碳質制品是另一類中性耐火材料，根據(jù)含碳原料的成分和制品的礦物組成，分為碳磚、石墨制品和碳化硅質制品三類。碳磚是用高品位的石油焦為原料，加焦油、瀝青作粘合劑，在1300隔絕空氣條件下燒成。石墨制品(除天然石墨外)用碳質材料在電爐中經25002800石墨化處理制得。碳化硅制品則以碳化硅為原料，加粘土、氧化硅等粘結劑在13501400燒成。也可以將碳化硅加硅粉在電爐中氮氣氛下制成氮化硅碳化硅制品。 碳質制品的熱膨脹系數(shù)很低，導熱性高，耐熱震性能好，高溫強度高。在高溫下長期使用也不軟化，不受任何酸堿的侵蝕，有良好的抗鹽性能，也不受金屬和熔渣的潤濕，質輕，是優(yōu)質的耐高溫材料。缺點是在

29、高溫下易氧化，不宜在氧化氣氛中使用。碳質制品廣泛用于高溫爐爐襯（爐底、爐缸、爐身下部等）、熔煉有色金屬爐的襯里。石墨制品可以做反應槽和石油化工的高壓釜內襯。碳化硅與石墨制品還可以制成熔煉銅同金和輕合金用的坩堝。 (3)堿性耐火材料以鎂質制品為代表。它含氧化鎂80%85%以上， 以方鎂石為主晶相。生產鎂磚的主要原料有菱鎂礦、海水鎂砂由海水中提取的氫氧化鎂經高溫煅燒而成）等。對堿性渣和鐵渣有很好的抵抗性。純氧化鎂的熔點高達2800,因此,鎂磚的耐火度較粘土磚和硅磚都高。20世紀50年代中期以來，由于采用了吹氧轉爐煉鋼和采用堿性平爐爐頂，堿性耐火材料的產量逐漸增加，粘土磚和硅磚的生產則在減少。堿性耐

30、火材料主要用于平爐、吹氧轉爐、電爐、有色金屬冶煉以及一些高溫熱工設備。 (4)氧化物材料如氧化鋁、氧化鑭、氧化鈹、氧化鈣、氧化鋯、氧化鈾、氧化鎂、氧化鈰和氧化釷等熔點在20503050。(5)難熔化合物材料如碳化物（碳化硅、碳化鈦、碳化鉭等）、氮化物（氮化硼、氮化硅等）、硼化物（硼化鋯、硼化鈦、硼化鉿等）、硅化物(二硅化鉬等)和硫化物(硫化釷、硫化鈰等)。它們的熔點為20003887，其中最難熔的是碳化物。 (6)高溫復合材料如金屬陶瓷、高溫無機涂層和纖維增強陶瓷等。2.3 耐火材料產品2.3.1硅質耐火材料硅質耐火材料主要由鱗石英、方石英以及少量殘余石英和玻璃相組成的酸性耐火材料。二氧化硅含

31、量94以上。真密度2.35g/cm3。具有抗酸性渣侵蝕性能。較高的高溫強度。荷重軟化開始溫度16201670。在高溫下長期使用不變形。熱震穩(wěn)定性低以，天然硅石為原料，外加適量礦化劑，以促進坯體中的石英轉化為磷石英。在還原氣氛下經135014硅磚30緩慢燒成。加熱到1450時約有1.52.2%的總體積膨脹，這種殘余膨脹會使切縫密合，保證砌筑體有良好的氣密性和結構強度。硅磚屬酸性耐火材料，具有良好的抗酸性渣侵蝕的能力，荷重軟化溫度高達16401670，在高溫下長期使用體積比較穩(wěn)定。硅磚的礦相組成主要為鱗石英和方石英，還有少量石英和玻璃質。鱗石英、方石英和殘存石英在低溫下因晶型變化，體積有較大變化，

32、因此硅磚在低溫下的熱穩(wěn)定性很差。 使用過程中,在800以下要緩慢加熱和冷卻，以免產生裂紋。所以不宜在 800以下有溫度急變的窯爐上使用。真比重小，反映磚中鱗石英和方石英數(shù)量多，殘余石英量小，因而殘余線膨脹小，使用中強度下降也少。硅磚二氧化硅有七個結晶型變體和一個非晶型變體。這些變體可分兩大類：第一類變體是石英、鱗石英和方石英，它們的晶型結構極不相同，彼此間轉化很慢；第二類變體是上述變體的亞種、和型，它們的結構相似，相互間轉化較快。在理論上，它們之間的相互轉變關系如圖1所示。制造硅磚的原料為硅石。硅石原料的SiO2含量越高，耐火度也越高。最有害的雜質是Al2O3、K2O、Na2O等，它們嚴重地降

33、低耐火制品的耐火度。硅磚以SiO2含量不小于96的硅石為原料，加入礦化劑(如鐵鱗、石灰乳)和結合劑（如糖蜜、亞硫酸紙漿廢液），經混練、成型、干燥、燒成等工序制得。主要用于煉焦爐的炭化室和燃燒室的隔墻、煉鋼平爐的蓄熱室和沉渣室、均熱爐、玻璃熔窯、耐火硅磚材料和陶瓷的燒成窯等窯爐的拱頂和其他承重部位。也用于熱風爐的高溫承重部位和酸性平爐爐頂。2.3.2不定型耐火材料不定型耐火材料是由骨料和粉料、結合劑或另摻外加劑一一定比例組合成的混合料，能直接實用或加適當?shù)囊后w調配后使用。即該料是一種不經過煅燒的新型耐火材料，其耐火度不低于1580°C不定型耐火材料品種繁多，由生產方法和使用方法可分為混

34、凝土、澆注料、可塑料、搗打料、噴補料、投射料、涂抹料、干式搗打料、火泥料，各種補爐料(瀝清結合大面補爐料、馬丁砂等)也屬于不定型之列。盡管不定型產品名稱繁多，其典型生產方法可歸為以下三種主要形式：1混凝土。將澆注料注入模型中，振動成型，脫模后熱處理2澆注料?，F(xiàn)場加工，用振動棒密實，養(yǎng)護后須熱處理澆注料的整體性好于混凝土3可塑料。先將“澆注料”做成具有可塑性的泥條，配料中有緩凝劑，由塑料袋封裝，在現(xiàn)場進行施工和熱處理。2.3.3高鋁磚高鋁磚如果Al2O3含量高于90,稱為剛玉磚。由于資源不同,各國標準也不完全一致。例如歐洲各國對高鋁質耐火材料規(guī)定Al2O3含量下限為42。在中國,按高鋁磚中Al2

35、O3含量通常分成三等:等Al2O3含量75；等Al2O3含量為 6075;等Al2O3含量為4860。氧化鋁含量在48%以上的一種中性耐火材料。由礬土或其他氧化鋁含量較高的原料經成型和煅燒而成。熱穩(wěn)定性高，耐火度在1770以上?？乖暂^好。用于砌筑煉鋼電爐、玻璃熔爐、水泥回轉爐等的襯里。高荷軟低蠕變高鋁磚是以特級礬土電熔剛玉、電熔莫來石為主要原料制成的高級耐火材料。該產品具有高溫蠕變小抗侵蝕性強熱震穩(wěn)定性好等優(yōu)點，適用于大、中型熱風爐，它為我國新型熱風爐所需高質量、高檔次進口耐火材料國產化開辟下一條成功之路。根據(jù)資源條件和制品要求不同，可采用以下幾類原料：以含水鋁氧礦物(一水鋁石、三水鋁石等)

36、高鋁磚為主要組成的高鋁礬土；硅線石族礦物（包括藍晶石、紅柱石、硅線石等）;人工合成原料,如工業(yè)氧化鋁、合成莫來石、電熔剛玉等。中國高鋁釩土資源豐富，質地優(yōu)良，產地主要分布在山西、河南、河北、貴州、山東等地。所產的高鋁釩土，主要是一水鋁石(-Al2O3·H2O)和高嶺石兩種礦物的混合物。高鋁磚主要用于砌筑高爐、熱風爐、電爐爐頂、鼓風爐、反射爐、回轉窯內襯。此外，高鋁磚還廣泛地用做平爐蓄熱式格子磚、澆注系統(tǒng)用的塞頭、水口磚等。但高鋁磚價格要比粘土磚高，故用粘土磚能夠滿足要求的地方就不必使用高鋁磚。2.4工藝流程2.4.1硅質耐火磚生產：硅質耐火磚一般硅含量高達95%以上，根據(jù)用途不同有不

37、同規(guī)格的磚。其生產流程如下：粉碎 混煉 成型 干燥 燒成 檢驗 包裝(1) 將原料粉碎便于生產。(2) 將配好的料混煉均勻避免局部成分過多，產生缺陷。(3) 分為手工和機械成型。形狀簡單大批量生產的可以采用機械成型。這樣的產品致密良好，氣孔少。(4) 隧道窯中進行干燥一般溫度在120左右(5) 燒成，在隧道窯中燒成溫度1500左右，燃料為城市煤氣或者煤氣。梭式窯自動化程度高產量大。(6) 冷卻后對產品進行檢驗。檢驗分為物檢驗和化檢。物檢驗包括對硅質磚的長，寬，高，氣孔以及高溫蠕變的檢驗?；瘷z一般對產品的成分是否達到要求的含量進行細致的檢驗。(7) 檢驗合格進行包裝，不合格的重新進入第一步再利用

38、。2.4.2高鋁質磚生產方法高鋁質磚和硅質磚的成型生產方法基本相同。只是有些工藝參數(shù)有所差別。也有粉碎 混煉 成型 干燥 燒成 檢驗 包裝等工藝過程，低溫下其壓應力承受較好，但高溫時略有減低，所以窯中堆放低于1米，而硅質磚可高達1.7米。高鋁磚和多熟料粘土磚的生產工藝類似，不同之處在于配料中熟料比例較高,可高達9095,熟料在破碎前需分級揀選和篩分除鐵，燒成溫度較高，如、等高鋁磚用隧道窯燒成時一般為15001600。生產實踐證明，高鋁熟料在破碎前嚴格揀選分級、并分級貯存，采用礬土熟料和結合粘土共同細磨方法，可提高產品質量。2.4.3鎂質耐火材料生產工藝流程(1)粗碎：原料倉粗分，揀料由天車給料

39、顎式破碎機粗碎(2)細碎：后經由皮帶傳送圓錐破碎機中級細碎 斗式提升(3)篩分：機械振動篩。粒徑不合格部分即篩上料，合格部分即篩下料。篩上料經皮帶送回再次破碎，部分種類篩下料還需進行球磨機細磨。(4) 配料：配料室，配料小車，天車(5) 攪拌：濕碾機 混合碾壓均勻 (6) 壓磚機機臺料斗 (7) 摩擦壓磚機(8) 檢查合格后（合格尺寸，無缺陷）(9) 烘干窯 熱量來自燒成帶余熱；排出自由水；提高成品率(10) 合格磚坯 根據(jù)磚的種類確定 裝車(11) 裝窯車 隧道窯 燒成磚(12) 成品 檢驗合格(13) 包裝運輸2.5 主要設備及原理2.5.1破粉碎車間主要設備的構造及工作原理(1)振動式喂

40、料機振動式喂料機的激振方式一般為電磁振動，所以又稱電磁振動喂料機。電磁振動喂料機由斜槽、電磁激振器、減震器和電器控制箱組成。工作原理：電磁振動喂料機是屬于雙質點定向強迫振動機械。由槽體、連接叉、銜鐵、工作彈簧的一部分以及約占斜槽容積10%20%的物料等組成工作質量m1；由激振器殼體、鐵芯、線圈及工作彈簧的另一部分等組成對衡質量m2。質量m1和m2之間用激振器主彈簧連接起來，形成一個雙質點定向強迫振動的彈性系統(tǒng)。激振器電磁線圈的電流一般是經過單相半波整流。電磁振動喂料機的供電，目前廣泛使用可控硅調節(jié)的電流通過，在銜鐵和鐵芯之間便產生相互吸引的脈沖電磁力，使槽體向后運動，激振器的主彈簧發(fā)生變形而貯

41、存了一定勢能。在負半周內線圈中無電流通過，電磁力消失，借助彈簧貯存的勢能使銜鐵和鐵芯朝相反方向離開，斜槽就向前運動。這樣電磁喂料機就以交流電源的頻率作3000次/min的往復振動。由于激振力作用線與槽底成一定角度，激振力在任一瞬間可分解為垂直分力和水平分力。前者使物料顆粒以大于重力加速度的加速度向上拋棄，而后者使物料顆粒在上拋期間作水平運動，綜合效應就使物料間歇向前作拋物線式的跳躍運動。(2) 顎式破碎機顎式破碎機顎式破碎機顎式破碎機是由固定顎（又是機架的前壁），懸掛在軸上的可動顎板，偏心軸，垂直連桿，肘板，傳動飛輪。兩顎板上的襯板，帶有彈簧的拉桿，肘板座，調節(jié)塊構成。作用原理：電動機通過皮帶

42、使偏心軸旋轉時，垂直連桿即向上向下運動，當垂直連桿向上時，帶動兩塊肘板逐漸伸平，肘板迫使可動顎板向固定顎板推進，破碎腔（即由固定顎板和動顎組成的空間）中的礦石受到擠壓、劈裂、折屈作用而破碎。垂直連桿向下運動，肘板和可動顎板借彈簧和拉桿之力向后退，此時排礦口增大，被破碎的礦石由此排出?？梢婎€式破碎機是間斷破碎礦石的。偏心軸每轉一轉只有半個周期用于破碎，其后半個周期用于排礦，兩顎板靠近時物料即被破碎，當兩顎板離開時小于排料口的料塊由底部排出。它的破碎動作是間歇進行的。(3) 振動篩振動篩的篩面振動方向與篩面成一定角度，振動篩工作時，物料在篩面上主要是作相對滑動。振動篩的運動特性有助于篩面上的物料分

43、層，減少篩孔堵塞現(xiàn)象，強化篩分過程。篩體以小振幅（振幅一般為0.55mm），高頻率（振動為6003000次/min）作強烈振動，消除物料堵塞現(xiàn)象，使篩機具有較高的篩分效率和處理能力；動力消耗小，構造簡單，維修方便；使用范圍廣，不僅可以用于細篩，也可用于中、粗篩分。并且還可用于脫水和脫泥分力作業(yè)。振動篩因其結構不和篩框運動軌跡不同，大致分為下列類型：單軸慣性振動篩：偏心振動篩、自定中心振動篩、圓形空間旋轉篩。工作原理：由于激振器的偏心質量作回轉運動，它所產生的離心慣性力（稱激振力）傳遞給篩箱，激起篩箱的振動，篩上物料受篩面運動的作用力而連續(xù)的作拋擲運動，即物料被拋起前進一段距離后再落至篩面上，這

44、樣實現(xiàn)了物料顆粒垂直于篩面的運動，從而提高了篩分效率和處理能力。雙軸慣性振動篩：雙軸強制式機械同步振動篩、雙電機自同步振動篩、電磁篩、概率篩。工作原理：雙軸慣性振動篩篩箱的振動是由雙激振器來實現(xiàn)的。激振器的兩個主軸分別裝有相同質量和偏心距的重塊，兩軸之間用一對速比為1的齒輪連接和一臺電機驅動，因兩軸回轉方向相反，轉速相等，故兩偏心重塊產生的離心慣性力在平行于篩面方向相互抵消，在垂直于篩面方向合成。(4) 球磨機球磨機主要由筒體、襯板、隔倉板、主軸承、進料卸料裝置構成。工作原理：球磨機一般為臥式筒形旋轉裝置，外沿齒輪傳動，兩倉，格子型球磨機。物料由進料裝置經入料中空軸螺旋均勻地進入磨機第一倉，該

45、倉內有階梯襯板或波紋襯板，內裝不同規(guī)格鋼球，筒體轉動產生離心力將鋼球帶到一定高度后落下，對物料產生重擊和研磨作用。物料在第一倉達到粗磨后，經單層隔倉板進入第二倉，該倉內鑲有平襯板，內有鋼球，將物料進一步研磨。粉狀物通過卸料箅板排出，完成粉磨作業(yè)。2.5.2成型車間主要設備的構造及工作原理(1) 濕碾機 輪碾機通常用于粉碎中等硬度物料，也可作為混合物料之用。主要由碾輪和碾盤組成。為能將物料充分混合均勻，加料時應遵循“先粗后細”“先干后濕”的原則。工作原理：物料是在碾盤平面與碾輪圓柱形表面之間受到擠壓和研磨作用而被粉碎，被粉碎后的物料由固定刮板刮到篩板上，能夠通過篩孔的物料在斜槽中由活動刮板送至卸

46、料口卸出。用作破碎時，產品的平均尺寸38mm；粉磨時為0.30.5mm。(2) 摩擦壓磚機主要由主動輪（左右對稱的一組）、從動輪、傳動螺桿、控制手柄、成型模具組成。工作原理：主動輪一直旋轉著，有一組控制手臂能夠控制其在水平方向移動。當一個主動輪靠在從動輪時，由于摩擦力的存在，從動輪轉動，帶動傳動螺桿轉動，完成在垂直方向的上（或下）移動。當另一個主動輪靠在從動輪上時，則向相反的方向轉動，進而完成在垂直方向的反向移動。操作人員將混合好的物料裝入模具中，由于磚坯（標準件）的四角和八條楞容易破壞，裝料時要遵循“四角扒料”原則，壓成時也要遵循“先輕后重”的原則，即第一次輕壓。2.5.3隧道窯的構造及工作原隧道窯一般是一條長的直線形隧道，其兩側及頂部有固定的墻壁及拱頂，底部鋪設的軌道上運行著窯車。燃燒設備設在隧道窯的中部兩側，構成了固定的高溫帶-燒成帶，燃燒產生的高溫煙氣在隧道窯前端煙囪或引風機的作用下，沿著隧道向窯頭方向流動，同時逐步地預熱進入窯內的制品，這一段構成了隧道窯的預熱帶。在隧道窯的窯尾鼓入冷風，冷卻隧道窯內后一段的制品，鼓入的冷風流經制品而被加熱后，再抽出送入干燥器作為干燥生坯的熱源，這一段便構成了隧道窯的冷卻帶。在臺車上放置裝入陶瓷制品的匣缽，連續(xù)地由預熱帶的入口慢慢地推入（常