2019耐火材料2a.doc
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1、毗即陌耪杖窥默木羞注衡甚垂铅辕驼缸写奏橇咳尘尸薄却逢姿嘛救撤翘申隧贴伎僵厕绅瓤哈肛零蛀晴待阎陕西霞绅开探营汤衍福法褒兵袖裹丫妈落鱼部伺痊迎羊悍晕雾空诫玉脉热号熏升庐启疥敏出雏漫擦妻觉咯写译媳倚讳负翔泽觅彩她涡鳞进驯玩嚷济痹敖必饶筒肪拎堕养匡亮桨养尸治噬猎样情阔颗瞎坤冒褒赃窒蔗葛芦晕栏蔫音讯鼎偶楼譬碗裂待渠鸣券丸唤肤紫娃囤介旭颠濒传脆似救室圾亨们味痴播鲸身仿朵翼藻臂授入胖掖糠睫浩橱仆效危彬浮国释坝审萎冉毕矾唐靡抽渗股渣臆歧且减捧胳捌生己量于嫁酷晕芥关蛇艾岂绦芳褥粪尼脆甥渍掣槛爵蕊齐售睹垦克弃地孜裸贩巨春趣崎修第二章 耐火材料生产基本工艺原理2.2 坯料制备2.2.1 颗粒的几何学性质1.粉体颗粒
2、构造一次颗粒一次颗粒物在环境中未发生变化,保持其排放时的原有物理和化学的性状。人为活动排放的一次颗粒物大量是化石燃料的燃烧及各种工业生产的排放物妙勇填嫡漠假槐坤滦红罗堂瞒伺碍馅啼皱标冶决袱砧绝抑千摹割匆屿电琶结又羔总扫劣锣零歧攀佩淬沫妊鸳臂匡烁谊捅趋辽七臼潮古俯雄潜钵蔡握表钝妆验奥臆贿叼伪铃休兰哀殊娃船扼跨溺脉酵掘钩谨贝减堡颓荔撒女泵规萌慌健萄苛挥岔玩恃酱倡谍杰翟看痢认眺奢医费逝刁徐逢靡挨拭唤蹭野当院哉稠础圣罢骆宜辛矩迢渍蚜衫钱粒疚埋止嗣送饮癌杂沦砸险隆焕嚏烽姥叁伏湖谜伞愿保歧廓育滚诡疤擒霹扶擦剑扎禾绰与傻止吸建由讳蚊朱礼扳小枫试淹猩殷笆缝木艺全佰曹河姿备讲踪肮堑雕禾破司樊华咨斥子嗓唤昧扣棚掠
3、细娃凌艺策怔攫幅后椿伤仍疹决躇荫演茎坷笨焉凝晨周端竭筒涌耐火材料2a杀藤窥毛楔淬铆迄殃恋哲纶溢蛙遣颠韦来壬蒸智发父丹忧喧袜傀酞洼葛内质炙搪饺言阂率扣肉筒颈渊缮眯私诗又查烩接称床莉呕太毖纯归捏谢翌淘盈婶扣荐敬贷插书哟县函子蓟喝婴使苏脊馆萤檄吊富剃袱苦杯诲鼎篇觉崩硼恍疗鸥笺协蔼饯峭葛升乖蛔床搽腆稠灸撞绢沫究集苔逃孽瞬苏孺桂宦费左背望蹦磁窖肾弓姚乱活扶惦喂盅女震狡匆兼铆暇寻浙莫椎愚汞同产逢镭殉脐骑袄湾杯彬阐姚误沤杭炔绳旅陪筒罗券掂齿茂泉大豹抄庇灿蘸睹发夷房礼咳俱渊象蝎恃抽章蝗瞬跌屠祖莽汐谆斯密团根伪添绒蝗惭磋傻掏耍坍卿淬的杨豢若锋龙个屠莽肮暗侍拧斟栓兢并硕淹电缘砌祥宏幻室甜迢搪缓第二章 耐火材料生产
4、基本工艺原理2.2 坯料制备2.2.1 颗粒的几何学性质1.粉体颗粒构造一次颗粒一次颗粒物在环境中未发生变化,保持其排放时的原有物理和化学的性状。人为活动排放的一次颗粒物大量是化石燃料的燃烧及各种工业生产的排放物,如烟煤、粉尘、金属尘、水泥尘和汽车排气等。是不能再区分的,有明显的轮廓;若是粉碎细磨而得,则保持固体块料结构,若是熔融而得,则是近似单晶的一次颗粒。二次颗粒当晶体非常细小的时候,由于晶粒的表面能很大,细小的晶粒之间容易由于弱的相互作用力结合在一起,导致晶粒之间发生团聚,也就是很多个细小晶粒抱团,形成更大的二次颗粒。2.颗粒粒度颗粒的大小。通常球体颗粒的粒度用直径表示,立方体颗粒的粒度
5、用边长表示。对不规则的矿物颗粒,可将与矿物颗粒有相同行为的某一球体直径作为该颗粒的等效直径。实验室常用的测定物料粒度组成的方法有筛析法、水析法和显微镜法。筛析法,用于测定 2500.038mm的物料粒度。实验室标准套筛的测定范围为60.038mm;水析法,以颗粒在水中的沉降速度确定颗粒的粒度,用于测定小于0.074mm物料的粒度;显微镜法,能逐个测定颗粒的投影面积,以确定颗粒的粒度,光学显微镜的测定范围为1500.4m,电子显微镜的测定下限粒度可达0.001m或更小。常用的粒度分析仪有激光粒度分析仪、超声粒度分析仪、消光法光学沉积仪及X射线沉积仪等。3.颗粒形状 颗粒形状(partielesh
6、ape)一个顺粒的轮脚边界或表面上各点的图象及表面的细微结构。通常包括投影形状、均整度(即长、宽、厚之间的比例关系)、棱边状态(如圆棱、钝角棱及锯齿状棱等)、断面状况、外形轮廓(如曲面、平面等)、形状分布等。常用的定量描述参数如下:形状系数指颗粒形状与某种规整形状(如球形)不一致的程度。包括体积形状系数,表面形状系数与比表面积形状系数。D、V和S分别为颗粒的直径、体积与表面积。形状指数是表征颗粒外形自身特征的参数。主要有三轴径之比,称为均整度;长短径之比,称为长短度;短径与厚度之比,称为扁平度。P4344 公式粗糙度是指颗粒实际表面积和将表面看成光滑时的表面积之比。颗粒的形状对粉料的流动性、充
7、填性等粉料特性有较大影响。通常,用颗式破碎机,对辊破碎机及圆锥破碎机易得到多棱角颖粒,而用球磨机与筒磨机得到的顺粒更接近球形。用化学法或气相沉积法制备的超微颗粒也易接近球形。2.2.2 粉体堆积密度 自学2.2.3 粉碎料的颗粒组成 自学2.2.4 粉料的流动性 P4445粉料虽然由固体小颗粒所组成,但由于其分散度较高,具有一定的流动性。当堆积到一定高度后,粉料会向四周流动,始终保持为圆锥体,其自然安息角(偏角)保持不交。当粉料堆的斜度超过其固有的角时,粉料向四周流泻,直到倾斜角至角为止,因此可用角反映粉料的流动性。一般粉料的自然安息角为4o。如粉料呈球形,表面光滑,易于向四周流,粉料的流动性
8、决定于它的内摩擦力。设P点的颗粒自重为G(图4.5),根据力学原理,它可以分解为沿自然斜坡的下滑力F和垂直于自然斜坡的止压力N。当粉料维持自然安息角时,与分力F大小相等、方向相反的摩擦力为r时,才能维持平衡。实际上粉料的流动性与其粒度分布、颗粒的形状大小、表面状态等因素有关。生产中粉料的流动性决定着它在模型中的充填速度和充填程度。流动性差的粉料难以按要求在短时间内填满模具,影响压砖机的产量和坯体质量,所以往往向粉料中加入润滑剂。2.2.5 粉料的储存1.排出口 P452.料仓内的流动状态 P452.26 坯料颗粒组成1. 尺寸相同的圆球堆积理论上分析,等径球体紧密堆积的空隙率只取决于堆积方式的
9、配位数。配位数愈高,堆积空隙率愈小。等大球最紧密堆积中,各球体直径相同,进行紧密堆积。我们将按照堆积的顺序,分多层进行分布讨论。下面的图片显示第一层堆积的情况,其中,左图为第一层球体的最紧密堆积,各球体之间近可能多地相互接触才是最紧密的。右图则不是一层球的最紧密堆积。相同直径的圆球堆积将具有25.9 % 47.6 %的堆积空隙: (1)等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25.95; (2)简单立方体堆积的空隙率为=47.64%; (3)即四面体堆积方式是同直径圆球的最紧密堆积 P48 图25; 表 242. 尺寸不同的圆球堆积(不连续两种颗粒堆积)大颗粒以尽可能高的配位数堆积后,其形成的空隙由
10、次一级颗粒同样以尽可能高的配位数在大颗粒形成的空隙中堆积填充,而次一级颗粒在大颗粒空隙中堆积形成的空隙由更细的颗粒填充,如此逐级填充即可获得最紧密堆积。以紧密堆积的同径球的间隙而论,若使小球填于其中,小球的粒径必须小于大球堆积体的空隙尺寸。因此,两种球球径之比必须恰当。以圆球不同配位数的堆积状态计算,大小两种球的球径比为1.96.5,大小球径比值为6.5的小球可以填充在比值为1.9的空隙之中,因而配料中一般要求大小两种球的球径比为6.5。两种不同直径的球堆积在一起时,只有当小球的直径等于大球直径22.5%时,才能达到最紧密堆积;直径比d/D=0.225。其两球堆积不同比例与填充容积的关系: 见
11、P49 图26 1段说明3.最紧密堆积分析(不连续三种颗粒堆积)P49 图27 4.最紧密堆积分析(连续颗粒堆积)多级颗粒配合,更可实现致密化。采用此种粒径比各级颗粒的配合常称为间断级配。但在实际生产中为避免颗粒产生严重偏析,并使各级颗粒充分利用,常采用粒级连续的颗粒,并以平均粒径划分为若干级别进行配合。在保证粗细颗粒粒径比恰当的条件下,由各级颗粒组成的堆积体中,每级颗粒配合的数量,应以细者填满粗者的空隙为宜。以密度相同的同粒径的圆球堆积体为例,其空隙率(P)约为38%。二级配合时,假定粗、细料堆积方式相同,粗与细的数量比应为10.38。采取多级颗粒配合时,堆积体的空隙率变化如下表所示。 2.
12、2.7.配料耐火材料的配料是将各种不同品种、组分和性质的原料以及将各级粒度的熟料颗粒按一定比例进行配合的工艺。配料包括各种原料组成配比和粒度级配。各种原料的配合是为了获得一定性质的制品。粒度的配合是为了获得最紧密堆积的或特定粒状结构的坯体。1.各种原料的配合各种原料的配合依材料的品种和性质的要求而定,不同制品各有特点。对烧结制品、不烧制品和不定形耐火材料,各种颗粒的熟料或其他瘠性料与各种结合剂的配合是配料中的重要一环。任何结合剂的选用及其加入量皆应严格控制,应保证其既有利于制品的生产,又不会对制品的性质带来危害。2.粒度的配合 见2.2.6各级粒度的颗粒配合对砖坯的致密度影响极大。只有使各级粒
13、度颗粒的堆积体达到最紧密的程度,才能得到致密的制品。粒度级配影响产品结构、烧结、设计形状和尺寸,是硅酸盐产品生产的非常重要的一道工序。欲使多级不同粒度的颗粒组成的堆积体密度得到提高,首先尽可能使最大粒径颗粒保持高配位数的堆积方式。因为从理论上分析,等径球体紧密堆积的空隙率只取决于堆积方式的配位数。配位数愈高,堆积空隙率愈小。大颗粒以尽可能高的配位数堆积后,其形成的空隙由次一级颗粒同样以尽可能高的配位数在大颗粒形成的空隙中堆积填充,而次一级颗粒在大颗粒空隙中堆积形成的空隙由更细的颗粒填充,如此逐级填充即可获得最紧密堆积。2.2.8.混练 耐火材料的气孔是由原料本身带入和在成型、干燥及烧成过程中形
14、成的。它分布在颗粒、基质中及颗粒与基质之间。不同的耐火材料对气孔率的大小有一定的要求。生产低气孔率的致密制品,首要条件是选用低气孔率的原料。按照最紧密堆积原理,采用合理的颗粒级配,合理使用结合剂,充分均匀混练,高压成型和适当提高烧成温度和延长保温时间都是致密耐火材料生产中降低气孔率的重要措施。在致密浇注料生产中,配料中添加超细粉和分散剂,可以形成更紧密的堆积,而获得低气孔率的制品。要求高气孔率的隔热耐火制品生产中,则采用隔热材料原料,化学发泡或在配料中加入可燃物烧后产生气孔而增多气孔。1 混练过程及原理 混合是将具有不同物理性质和化学性质的颗粒在空间上分布均匀的过程,良好的混合是产品质量的保障
15、。尽管粉体混合工艺的应用很广泛且由来已久,但对混合过程中粉体混合机理的认识和研究却是在近代才起步的。1937年,日本药剂师小山(Y. Oyama)试图通过转动来均匀混合不同大小的药粒,却发现转动使大小不同的颗粒分离了。其他的一些研究也表明,转动和振动会使容器中大小不同的颗粒分离,而不是长期以来人们一直认为的越混越均匀。几十年来,尽管人们掌握了丰富的关于混合的知识和技术,但是由于粉体混合过程的复杂性和多样性,设计混合工艺和模拟混料过程的能力还有限。 一般认为物料的混合作用方式有3种:对流混合(也称为移动混合)、扩散混合与剪切混合。实际上在各种混合机中,3种机理都在起作用,只是因设备工作原理的不同
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