納米制造技術論文

　　現定義為凡物理化學性質允許其在高溫環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論文，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　耐火材料新技術論文篇一

　　粘土質耐火材料

　　摘要粘土質耐火材料是指Al2O3的質量分數為30%～46%的耐火材料。粘土質耐火材料為弱酸性製品，因其資源豐富，生產工藝簡單，成本低，故應用廣泛。本文從粘土質耐火材料的化學組成、分類、生產加工等方面來闡述粘土質耐火材料，以便於在生產中推廣應用。

　　關鍵詞粘土質;耐火材料

　　中圖分類號O6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708***2012***77-0182-02

　　1粘土耐火材料化學組成及其相平衡

　　粘土製品的高溫效能主要取決於製品的化學礦物組成。所以利用Al2O3-SiO2二元相圖，從理論上可以瞭解粘土製品的理論相組成及其隨化學組成和溫度的變化規律，對指導粘土質耐火製品的生產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，熔點為1 850℃。溫度升高1 595℃時有低熔點共晶成分的熔融物生成。其共晶成分為5，5% Al2O3和94，5% SiO2。

　　粘土質耐火材料中常含有Fe2O3，TiO2，CaO，MgO，K2O，Na2O等5～6種雜質。隨著這些雜質的質量分數的增加，製品內形成液相的溫度降低，冷卻到1595℃以下也不能完全轉變為結晶相。有一部分則轉變成非晶質的玻璃相，使製品的耐火效能降低。

　　2粘土耐火製品的分類

　　粘土耐火製品主要有粘土磚和不定形耐火材料。粘土耐火製品因其生產簡便，價格便宜，廣泛應用於高爐、熱風爐、均熱爐、退火爐、鍋爐、鑄鋼系統以及其他熱工裝置，是消耗量較大的耐火製品之一。

　　2.1 粘土磚分為普通粘土磚、多熟料粘土磚、全生料粘土磚和高矽質粘土磚等品種

　　1***普通粘土磚指Al2O3的質量分數為36%～42%的品種，產量高，用途廣。普通粘土磚由可塑性強、分散性大的軟質粘土與一部分粘土熟料配製而成，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，將粘土質耐火製品劃分為四個等級：特級品，高於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量分數80%以上，結合粘土的質量分數20%以下的製品，多熟料粘土磚由於坯料大都處於瘠化狀態，在製造過程中不易變形，可以保證磚坯的外形尺寸，使燒成的製品具有較理想的體積密度、力學強度、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、收縮很小的硬質粘土或葉蠟石製成的。由於這種原料固有結合水分少，粉碎後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，而且燒成品並不會因沒有熟料而產生收縮現象;

　　4***高矽質粘土磚的主要原料有瘠化粘土***鍛燒過的硬質粘土、高嶺土或葉蠟石***和天然石英砂。根據原料類別，高矽質磚可分為石英一高嶺石質高矽磚和石英一粘土質高矽磚兩種。前者SiO2的質量分數最高可達75%～80%，耐火度大於1 710℃，顯氣孔率一般均大於25 %;後者是用含有石英岩的粘土或在燒結的粘土中加入石英砂配製。製品的耐火度較低.一般在1 610℃～1 700℃之間。

　　3 粘土質耐火材科的原科

　　粘土質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、蠟石及有機物等雜質。耐火愁土的效能主要取決於高嶺石，但雜質的危害極大。其中危害最大的是Fe2O3和TiO2，它們使磚坯在燒成時產生鼓泡、熔洞及黑斑等缺陷，會降低燒成率和製品耐火效能。因此，上述雜質的質量分數應嚴格控制在：Ca0+ Mg0小於0.6%～1.5%， Na2O+K2O小於1.5%。雜質總的質量分數必須小於6%。

　　高嶺石：

　　高嶺石的組成為3Al2O3 .2SiO2.2H20，其理論成分的質量分數為Al2O3 39.48%，SiO246.60%， H2013.92%。經鍛燒後成分為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。實際上，由於含有少量的雜質。

　　高嶺石在燃燒時發生脫水分解、化合、結晶、晶體長大等一系列物理化學變化，並伴有較大的體積變化，一般不能直接用來製造磚坯。必須在高沮窯內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變化過程如下：

　　1***脫水分解。在450℃～550℃下高嶺石發生分解，排除結構水，成偏高嶺石。此過程為吸熱反應反應;

　　2***偏高嶺石分解和莫來石化。當加熱溫度繼續升高時，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 粘土耐火製品的生產

　　4.1 生產流程

　　粘土耐火製品生產流程的選擇。主要取決於原料的性質或成品的質量要求。其工藝流程大致有3種：

　　流程***Ⅰ***是製造一般粘土製品，如粘土磚、澆鑄用磚等採取的工藝流程，而流程***Ⅱ***、***Ⅲ***是製造優質粘土製品的工藝。這兩種工藝的不同在於後者是將部分軟質粘土以泥漿形式加入泥料中。多熟料粘土質製品採用這一工藝流程生產，可以顯著地改善泥料的成型效能及製品的物理和高溫性質。

　　4.2 原料準備

　　主要是粘土熟料的製備和結合粘土的製備。其中，熟料的製備是將耐火粘土原料經高溫緞燒製成各級顆粒料和細粉，結合粘土的製備是將粘土粗碎、幹操、細磨成粉及調漿。

　　4.3 配料、混練與成型

　　以短燒的耐火粘土熟料為瘠料，配以一定比例的結合粘土，製成混合料。混合料中熟料所佔比例多，稱為多熟料製品。此種製品體積穩定性高，其他性質也較好，但需要強力成型。多熟料磚是目前生產與應用最廣泛的粘土製品。

　　4.4 乾燥　　粘土磚磚坯含水量依成型方法而不同，半乾壓成型坯含水量低，水分蒸發時幾乎不發生收縮，可快速幹操，或直接裝車入窯。含水較多的磚坯。可預先採用適當的自然風乾或熱氣加熱乾燥。然後送入隧道窯。乾燥過程控制的關健因素為乾燥速度，應以保證磚坯不變形、不開裂和具有一定強度為原則。控制最終進入燒成窯內的磚坯含水量在2% 以下。

　　4.5 燒成

　　燒成的目的是使磚坯燒結，使其具有一定強度的外形尺寸、緻密性與氣孔率，力學強度要高，體積穩定性較好，耐火效能好。

　　5粘土質耐火材料的性質

　　粘土質耐火製品的性質在較大範圍內波動。各等級耐火粘土的理化指標：

　　1***耐火度

　　粘土質耐火製品的耐火度較低，為1 580℃～1 770℃，主要與製品的化學組成有關。一般情況下，耐火度隨Al2O3的質量分數的增加而提高，隨雜質的質量分數。尤其是Fe203和鹼金屬的質量分數的增加而顯著降低。

　　2***高溫耐壓強度

　　粘土磚高溫耐壓強度隨Al2O3的質量分數的增加而增大。同時受低熔點物質高溫下出現液相溫度、液相的數量及其粘度影響。一般在800℃以上可出現塑性變形。塑性變形的出現可以消除製品內應力的影響，使強度提高。

　　3***荷重軟化溫度

　　粘土質耐火製品的荷重軟化溫度主要取決於製品中Al2O3的質量分數和雜質的種類及數量。與其他製品相比，雖然在粘土質耐火製品中有熔點很高的莫來石晶相，但在較低的溫度下***1 250℃～1 400℃***就開始軟化。

　　4***高溫體積穩定性。

　　粘土質耐火製品長期在高溫條件下使用，會產生殘餘收縮。這是由於在生產過程中加入一定數量的結合劑***如結合粘土***，在燒成時礦化作用不徹底造成的。