非黏土耐火材料粘土耐火制品的分類

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(jiǎn)便，價(jià)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。

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(jī)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(shí)產(chǎn)生鼓泡、熔洞及黑斑等缺陷會(huì)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%。

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(jí)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(qiáng)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(shí)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(qiáng)度為原則?？刂谱罱K進(jìn)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(qiáng)度的外形尺寸、致密性與氣孔率，力學(xué)強(qiáng)度要高，體積穩(wěn)定性較好，耐火性能好。

粘土質(zhì)耐火制品的性質(zhì)在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，各等級(jí)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(qiáng)度

粘土磚高溫耐壓強(qiáng)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(zhǎng)期在高溫條件下使用，會(huì)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(shí)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(dá)10次以上，多熟料粘土磚可達(dá)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(qiáng)對(duì)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

（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(jī)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(huì)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?jiān)?。這些雜質(zhì)一般以較粗顆粒混在黏土中，對(duì)黏土的可塑性和干燥后強(qiáng)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(duì)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(huì)嚴(yán)重影響制品的介電性能、化學(xué)穩(wěn)定性等。

4）有機(jī)雜質(zhì)。黏土中存在少量的有機(jī)雜質(zhì)，可以增加黏土的可塑性和泥漿的流動(dòng)性，但有機(jī)物質(zhì)過多時(shí)也可能會(huì)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(gè)項(xiàng)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(shí)，則其可塑性愈強(qiáng)，干燥收縮大，干后強(qiáng)度高，在燒成時(shí)也易于燒結(jié)，燒后的氣孔率也小，有利于成品的力學(xué)強(qiáng)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(huì)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(qiáng)度高；結(jié)晶程度差的顆粒可塑性也大。

測(cè)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(jì)法、吸附法等。最簡(jiǎn)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(tuán)，在外力的作用下，泥團(tuán)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(tuán)并且有一定的干燥強(qiáng)度的能力。黏土的結(jié)合性對(duì)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(qiáng)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(tuán)受到振動(dòng)或攪拌時(shí)，黏度會(huì)降低，而其流動(dòng)性則會(huì)增加，靜止后逐漸恢復(fù)原狀。此外，泥漿放置一段時(shí)間后，在保持原水分不變的條件下也會(huì)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(shí)，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(shí)，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(diǎn)間空隙等一系列物理化學(xué)變化，使得黏土泥料進(jìn)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(diǎn)，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(dá)一定溫度（800℃~900℃）后，繼續(xù)升高溫度時(shí)，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(jìn)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(duì)應(yīng)體積開始急劇變化時(shí)的溫度稱為開始燒結(jié)溫度。

當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，收縮將不斷增大至最大值，氣孔率降至最小值，密度達(dá)到最大值，黏土完全燒結(jié)，此時(shí)對(duì)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(tuán)，在外力的作用下，泥團(tuán)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(tuán)并且有一定的干燥強(qiáng)度的能力。黏土的結(jié)合性對(duì)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(qiáng)的黏土，其結(jié)合力也大。

觸變性

黏土泥漿或可塑泥團(tuán)受到振動(dòng)或攪拌時(shí)，黏度會(huì)降低，而其流動(dòng)性則會(huì)增加，靜止后逐漸恢復(fù)原狀。此外，泥漿放置一段時(shí)間后，在保持原水分不變的條件下也會(huì)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(shí)，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(shí)，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(diǎn)間空隙等一系列物理化學(xué)變化，使得黏土泥料進(jìn)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(diǎn)，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(dá)一定溫度（800℃~900℃）后，繼續(xù)升高溫度時(shí)，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(jìn)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(duì)應(yīng)體積開始急劇變化時(shí)的溫度稱為開始燒結(jié)溫度。

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