第_11讲次课程名称：《矿物材料学基础》第五章耐火材料第二节耐火材料的生产过程本讲课程内容第三节氧化硅质耐火材料（或教材章节题目）第四节硅酸铝质耐火材料第五节碱性及尖晶石质耐火材料【目的要求】使同学们掌握耐火材料的生产过程，氧化硅质耐火材料、本讲课程目的硅酸铝质耐火材料、碱性及尖晶石质耐火材料各自的性能要求及重点、难点：重点】耐火材料的生产过程[难点】耐火材料烧成中的物理化学变化教学内容【本讲课程的引入】上节课我们讲了耐火材料的性能，这节课我们讲一下耐火材料的生产过程以及不同耐火材料的生产及性能。。第二节耐火材料的生产过程原料加工配料洗料的混练干燥烧成成型、原料加工
1 课程名称：《矿物材料学基础》 第 11 讲次 本讲课程内容 （或教材章节题目） 第五章 耐火材料 第二节 耐火材料的生产过程 第三节 氧化硅质耐火材料 第四节 硅酸铝质耐火材料 第五节 碱性及尖晶石质耐火材料 本讲课程目的 要求及重点、难点： 【目的要求】使同学们掌握耐火材料的生产过程，氧化硅质耐火材料、 硅酸铝质耐火材料、碱性及尖晶石质耐火材料各自的性能。 【重 点】耐火材料的生产过程 【难 点】耐火材料烧成中的物理化学变化 教 学 内 容 【本讲课程的引入】上节课我们讲了耐火材料的性能，这节课我们讲一下耐火材料的生产过程以及不同耐火 材料的生产及性能。 第二节 耐火材料的生产过程 一、原料加工
有杂质的去杂；原料的精选、提纯和均化品位低的先选；成分不均匀的先均化；高纯度的可人工合成为了保证原料的高温体积稳定原料的搬烧性、化学稳定性和高强度。破粉碎的目的是制成不同粒级的颗粒及细粉，以便调整成分，进行级配，以获得致密的和具有一定结构的制品坏体。原料的破粉碎和分级分级是为了合理配料，二、配料1、组分配比A、主体原料B、辅助原料：纸浆、结合剂、水分2、粒度配比A、R*/R>7B、三组分最紧密堆积原则：两头大，中间小大：中：细=5:1:4=6:1:3=7:1:2成型性能干燥性能烧结性能偏析性易易易大颗粒不易易不易小颗粒不易不易三、混炼1、使水分均匀、颗粒组成均匀、原料成分均匀，并且可塑性1；2、设备：湿碾机、搅拌机、混砂机3、加料顺序：大颗粒一水、结合剂一细粉2
2 二、配料 1、组分配比 A、主体原料 B、辅助原料：纸浆、结合剂、水分 2、粒度配比 A、R 大/R 小 > 7 B、三组分最紧密堆积原则：两头大，中间小 大：中：细=5:1:4 =6:1:3 =7:1:2 成型性能 干燥性能 烧结性能 偏析性 大颗粒 易 易 不易 易 小颗粒 不易 不易 易 不易 三、混炼 1、使水分均匀、颗粒组成均匀、原料成分均匀，并且可塑性↑； 2、设备：湿碾机、搅拌机、混砂机 3、加料顺序：大颗粒→水、结合剂→细粉
4、有的泥料需困料3天，最长达1年。困料：把泥料堆在一起，在一定温度、湿度下放置一定时间，叫做~。作用：A、使水分通过毛细管作用达到均匀；B、使物料分散性、可塑性、结合性进一步提高；C、在潮湿环境中，细菌作用使有机质分解为有机酸，有机酸可起结合、润滑作用，使坏料均化。D、使某些物化反应继续进行，使反应完全。四、成型将泥料通过压力而具有一定形状、尺寸，并有一定致密度、强度的坏体的过程1、成型方法按含水量来分：半干法成型（水2~6%）可塑法成型（水10~16%）注浆法成型（水40%左右）振动成型：适用于大型制品熔铸成型：强度大、抗侵蚀能力强、成本高热压成型：把成型与烧成结合在一起同时进行（氮化硅刀具），致密度1等静压成型：通过对液体加压，再通过橡皮膜将其压力均匀的传给粉料，加压无方向性，容易压成形状复杂的制品。五、干燥目的：提高强度，保证烧成初期能够顺利进行干燥过程：传质：水分：内部→表面一空气传热：热介质一坏体设备：隧道干燥器、室式干燥器等3
3 4、有的泥料需困料 3 天，最长达 1 年。 困料：把泥料堆在一起，在一定温度、湿度下放置一定时间，叫做~。 作用： A、使水分通过毛细管作用达到均匀； B、使物料分散性、可塑性、结合性进一步提高； C、在潮湿环境中，细菌作用使有机质分解为有机酸，有机酸可起结合、润滑作用，使坯料均化。 D、使某些物化反应继续进行，使反应完全。 四、成型 将泥料通过压力而具有一定形状、尺寸，并有一定致密度、强度的坯体的过程。 1、成型方法 按含水量来分：半干法成型（水 2～6%） 可塑法成型（水 10～16%） 注浆法成型（水 40%左右） 振动成型：适用于大型制品 熔铸成型：强度大、抗侵蚀能力强、成本高 热压成型：把成型与烧成结合在一起同时进行（氮化硅刀具），致密度↑ 等静压成型：通过对液体加压，再通过橡皮膜将其压力均匀的传给粉料，加压无方向性，容易 压成形状复杂的制品。 五、干燥 目的：提高强度，保证烧成初期能够顺利进行 干燥过程：传质：水分：内部→表面→空气 传热：热介质→坯体 设备：隧道干燥器、室式干燥器等
六、烧成1、设备：隧道窑、倒焰窑+++++++101.2×2.2×1.6m粘土砖隧道窑系统图1.推车机；2.排烟机：3.烟窗：4.气幕风机；5.抽烟风兼一次风机；6.冷却送风机：7.燃料管间歇式倒焰窑1.窑室：2.燃烧室；3.档火墙；4.喷火口；5.吸火孔；6.支烟道：7.主烟道；8.窑门：9.窑孔顶；10.窑箍；11.看火孔（也可作取样孔）2、烧成中的物理化学变化A、坏体排除水分阶段（10~200℃）排除坏体中残存的自由水和吸附水，坏体中留下气孔，有利于下阶段反应进行
4 六、烧成 1、设备：隧道窑、倒焰窑 101.2×2.2×1.6m粘土砖隧道窑系统图 1.推车机；2.排烟机；3.烟囱；4.气幕风机； 5.抽烟风兼一次风机；6.冷却送风机；7.燃料管 间歇式倒焰窑 1.窑室；2.燃烧室；3.档火墙；4.喷火口；5.吸火孔； 6.支烟道；7.主烟道；8.窑门；9.窑孔顶； 10.窑箍；11.看火孔（也可作取样孔） 2、烧成中的物理化学变化 A、坯体排除水分阶段（10～200℃） 排除坯体中残存的自由水和吸附水，坯体中留下气孔，有利于下阶段反应进行
B、分解、氧化阶段（200~1000℃）排除化学结合水，碳酸盐或硫酸盐分解，有机物氧化燃烧。可能有晶型转变或少量低熔液相开始生成，坏体质量|气孔率C、液相形成和耐火相合成阶段（>1000℃）分解作用继续完成，T1，液相生成量1，nl，某些新耐火矿物开始形成，并进行溶解重结晶。由于液相的扩散、流动、溶解、沉析传质过程的进行，颗粒表面在液相表面张力的作用下，进一步靠拢促使坏体致密化，使强度1，体积！，气孔率！，烧结急剧进行。D、烧结阶段坏体中各种反应趋于完全、充分，液相数量继续增加，结晶相进一步成长而达到致密化，即所谓“烧结"。E、冷却阶段主要发生耐火相析晶，某些晶体晶型转变，玻璃相固化3、两种烧成机理A、固相烧结（高温、短时间）：主要靠内外质点扩散使质点相互接触反应生成新物质（如镁砖）B、液相烧结（低温、长时间）：主要靠液相粘性流动、界面能及毛细管的作用浸润颗粒、使颗粒靠近、移动，从而更加致密。（如粘土砖）第三节氧化硅质耐火材料一、SiO2的同素异形转变870°C1470°℃1710±10°℃α-石英-鳞石英二α·方石英二熔融石英急/个加11573°c1/163℃1i180~270°℃冷热B-鳞石英β-石英B方石英石英玻璃1117°℃C-鲜有英氧化硅转变时体积变化如表所示，鳞石英转变时体积变化较小，方石英较大，希望在烧成后硅砖中含有大量鳞石英，方石英次之，残余石英愈少愈好。5
5 B、分解、氧化阶段（200～1000℃） 排除化学结合水，碳酸盐或硫酸盐分解，有机物氧化燃烧。可能有晶型转变或少量低熔液相开 始生成，坯体质量↓气孔率↑ C、液相形成和耐火相合成阶段（>1000℃） 分解作用继续完成，T↑，液相生成量↑，η↓，某些新耐火矿物开始形成，并进行溶解重结晶。 由于液相的扩散、流动、溶解、沉析传质过程的进行，颗粒表面在液相表面张力的作用下，进 一步靠拢促使坯体致密化，使强度↑，体积↓，气孔率↓，烧结急剧进行。 D、烧结阶段 坯体中各种反应趋于完全、充分，液相数量继续增加，结晶相进一步成长而达到致密化，即所 谓“烧结”。 E、冷却阶段 主要发生耐火相析晶，某些晶体晶型转变，玻璃相固化。 3、两种烧成机理 A、固相烧结（高温、短时间）：主要靠内外质点扩散使质点相互接触反应生成新物质（如镁砖） B、液相烧结（低温、长时间）：主要靠液相粘性流动、界面能及毛细管的作用浸润颗粒、使颗 粒靠近、移动，从而更加致密。（如粘土砖） 第三节 氧化硅质耐火材料 一、SiO2的同素异形转变 氧化硅转变时体积变化如表所示，鳞石英转变时体积变化较小，方石英较大，希望在烧成后硅 砖中含有大量鳞石英，方石英次之，残余石英愈少愈好