非黏土耐火材料

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，并伴有少量的石英、硫鐵礦、金紅石一、蠟石及有機物等雜質(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睦能因此，上述雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)嚴(yán)格控制在：CaO MgO小于0.6%-1.5%. Na2O K2O小于1.5%。雜質(zhì)總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)必須小干6%。

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1580℃-1770℃，主要與制品的化學(xué)組成有關(guān)。一般情況下耐火度隨

2.高溫耐壓強度

粘土磚高溫耐壓強度隨

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

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1000℃下，水冷循環(huán)達10次以上，多熟料粘土磚可達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浸蝕的能力強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

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、退火爐一、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。

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1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2、3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)。

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)高溫鍛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、干燥、細(xì)磨成粉及調(diào)漿。

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，但需要強力成型。多熟料磚是生產(chǎn)與應(yīng)用最廣泛的粘土制品。

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)鍵因素為干燥速度應(yīng)以保證磚坯不變形、不開裂和具有一定強度為原則?？刂谱罱K進入燒成窯內(nèi)的磚坯含水量在2%以下。

5.燒成

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

（一）礦物組成

為便于研究黏土的礦物組成，根據(jù)其性質(zhì)和數(shù)量可分成兩大類，即黏土礦物和雜質(zhì)礦物。

黏土礦物的種類和性質(zhì)已如前所述，主要為高嶺石類、蒙脫石類和伊利石類，以及較少見的水鋁英石等。

除此之外，在黏土形成過程中，常由于巖石風(fēng)化未完全，或由于其它因素而混入一些非黏土礦物和有機物質(zhì)，這些物質(zhì)我們統(tǒng)稱為雜質(zhì)礦物。雜質(zhì)礦物通常以細(xì)小晶粒極其集合體分散于黏土中，常會影響甚至決定黏土的工藝性能。

雜質(zhì)礦物的類別及其影響：

1）石英和母巖殘渣。這些雜質(zhì)一般以較粗顆?；煸陴ね林?，對黏土的可塑性和干燥后強度產(chǎn)生很大影響。工廠多采用淘洗法除去粗顆粒雜質(zhì)。

2）碳酸鹽及硫酸鹽類。細(xì)顆粒的碳酸鹽分布在黏土中對其影響不大，碳酸鹽在高溫下可分解出CaO、MgO，起熔劑作用，能降低陶瓷的燒成溫度。較多的硫酸鹽在氧化氣氛中容易引起坯泡。

3）鐵和鈦的化合物。這類雜質(zhì)礦物能使坯體呈色，降低黏土的耐火度，也會嚴(yán)重影響制品的介電性能、化學(xué)穩(wěn)定性等。

4）有機雜質(zhì)。黏土中存在少量的有機雜質(zhì)，可以增加黏土的可塑性和泥漿的流動性，但有機物質(zhì)過多時也可能會造成瓷器表面起泡與針孔。

（二）化學(xué)組成

由于黏土中的主要黏土礦物都是含水的鋁硅酸鹽。此外，還有少量的堿金屬氧化物以及堿土金屬氧化物等。

一般黏土原料的化學(xué)分析如包括以上九個項目，即已滿足生產(chǎn)上的參考需要。

（三）顆粒組成

是指黏土中含有不同大小顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

為什么黏土中的細(xì)顆粒愈多愈好？由于細(xì)顆粒的比表面積大，其表面能也大，因此黏土中的細(xì)顆粒愈多時，則其可塑性愈強，干燥收縮大，干后強度高，在燒成時也易于燒結(jié)，燒后的氣孔率也小，有利于成品的力學(xué)強度、白度和半透明度的提高。

此外，黏土的顆粒形狀和結(jié)晶程度也會影響其工藝性質(zhì)。片狀結(jié)構(gòu)比桿狀結(jié)構(gòu)的顆粒堆積致密，塑性大、強度高；結(jié)晶程度差的顆?？伤苄砸泊蟆?

測定黏土原料顆粒大小的方法很多，有用顯微鏡、水簸法、渾濁計法、吸附法等。最簡單和最普通的方法是篩分析（0.06mm以上）與沉降法（1~50um）。

黏土的化學(xué)組成、礦物組成和顆粒組成決定著黏土的工藝性能：

黏土壤土可塑性

黏土與適量的水混合后形成泥團，在外力的作用下，泥團發(fā)生變形但不開裂，外力散去后，仍能保持原有形狀不變，黏土的這種性質(zhì)稱為可塑性。

黏土壤土結(jié)合性

黏土的結(jié)合性是指黏土結(jié)合非塑性原料而形成良好的可塑泥團并且有一定的干燥強度的能力。黏土的結(jié)合性對于半成口的干燥、修坯和上釉存在著重要的影響。黏土垢結(jié)合性由其結(jié)合瘠性料的結(jié)合力的大小所決定的，而結(jié)合力的大小又和黏土礦物的種類、結(jié)構(gòu)等因素相關(guān)。一般來講，可塑性強的黏土，其結(jié)合力也大。

黏土壤土觸變性

黏土泥漿或可塑泥團受到振動或攪拌時，黏度會降低，而其流動性則會增加，靜止后逐漸恢復(fù)原狀。此外，泥漿放置一段時間后，在保持原水分不變的條件下也會出現(xiàn)變稠和固化的現(xiàn)象。黏土的這種性質(zhì)稱為觸變性。

黏土壤土收縮

黏土泥料在一定溫度下干燥時，由于顆粒間水分的排出，顆粒之間相互靠攏以及顆粒間距縮短而引起的體積收縮，稱為干燥收縮。干燥后的黏土泥料經(jīng)過高溫煅燒時，由于發(fā)生諸如脫水作用、分解作用、莫來石的生成、石英的晶型轉(zhuǎn)化、易熔雜質(zhì)的轉(zhuǎn)化以及各類熔融物填充質(zhì)點間空隙等一系列物理化學(xué)變化，使得黏土泥料進一步收縮，稱為燒成收縮。成型黏土樣品經(jīng)過干燥和煅燒后的尺寸總變化稱為總收縮。

黏土壤土燒結(jié)

黏土是由多種礦物混合而成的，沒有固定的熔點，而是在一定的溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。

當(dāng)黏土在加熱煅燒的過程中，到達一定溫度（800℃~900℃）后，繼續(xù)升高溫度時，黏土中低共熔物質(zhì)開始熔化，液相出現(xiàn)并逐漸增加，填充在固體顆粒之間，由于液相表面張力的作用，使得未熔顆粒進一步靠攏，引起體積急劇的收縮，氣孔率下降，密度提高，這種對應(yīng)體積開始急劇變化時的溫度稱為開始燒結(jié)溫度。

當(dāng)溫度繼續(xù)升高時，收縮將不斷增大至最大值，氣孔率降至最小值，密度達到最大值，黏土完全燒結(jié)，此時對應(yīng)的溫度稱為燒結(jié)溫度。

黏土的化學(xué)組成、礦物組成和顆粒組成決定著黏土的工藝性能：

可塑性

黏土與適量的水混合后形成泥團，在外力的作用下，泥團發(fā)生變形但不開裂，外力散去后，仍能保持原有形狀不變，黏土的這種性質(zhì)稱為可塑性。

結(jié)合性

黏土的結(jié)合性是指黏土結(jié)合非塑性原料而形成良好的可塑泥團并且有一定的干燥強度的能力。黏土的結(jié)合性對于半成口的干燥、修坯和上釉存在著重要的影響。黏土垢結(jié)合性由其結(jié)合瘠性料的結(jié)合力的大小所決定的，而結(jié)合力的大小又和黏土礦物的種類、結(jié)構(gòu)等因素相關(guān)。一般來講，可塑性強的黏土，其結(jié)合力也大。

觸變性

黏土泥漿或可塑泥團受到振動或攪拌時，黏度會降低，而其流動性則會增加，靜止后逐漸恢復(fù)原狀。此外，泥漿放置一段時間后，在保持原水分不變的條件下也會出現(xiàn)變稠和固化的現(xiàn)象。黏土的這種性質(zhì)稱為觸變性。

收縮

黏土泥料在一定溫度下干燥時，由于顆粒間水分的排出，顆粒之間相互靠攏以及顆粒間距縮短而引起的體積收縮，稱為干燥收縮。干燥后的黏土泥料經(jīng)過高溫煅燒時，由于發(fā)生諸如脫水作用、分解作用、莫來石的生成、石英的晶型轉(zhuǎn)化、易熔雜質(zhì)的轉(zhuǎn)化以及各類熔融物填充質(zhì)點間空隙等一系列物理化學(xué)變化，使得黏土泥料進一步收縮，稱為燒成收縮。成型黏土樣品經(jīng)過干燥和煅燒后的尺寸總變化稱為總收縮。

燒結(jié)

黏土是由多種礦物混合而成的，沒有固定的熔點，而是在一定的溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。

當(dāng)黏土在加熱煅燒的過程中，到達一定溫度（800℃~900℃）后，繼續(xù)升高溫度時，黏土中低共熔物質(zhì)開始熔化，液相出現(xiàn)并逐漸增加，填充在固體顆粒之間，由于液相表面張力的作用，使得未熔顆粒進一步靠攏，引起體積急劇的收縮，氣孔率下降，密度提高，這種對應(yīng)體積開始急劇變化時的溫度稱為開始燒結(jié)溫度。

當(dāng)溫度繼續(xù)升高時，收縮將不斷增大至最大值，氣孔率降至最小值，密度達到最大值，黏土完全燒結(jié)，此時對應(yīng)的溫度稱為燒結(jié)溫度。