耐火材料实习报告

河南理工大学万方科技学院《创新实验设计与训练》论文耐火材料性能及制备系别：能源与材料工程系姓名：班级：学号：指导教师：【摘要】镁碳砖是一种优质的耐火材料,广泛应用在电炉、转炉及精炼炉上.随着钢铁工业的不断发展,对镁碳砖性能的要求也越来越高,而且镁（略）化严重影响其使用寿命制约其发展.镁碳砖的生产工艺和抗氧化性能亟待提高.因此,研究镁碳砖的生产工艺,改进其抗氧化性能对提高镁碳砖性能与质量,以及镁碳砖行业的发（略）义.以某镁碳砖厂某型号镁碳砖为研究对象,进行了工艺优化及性能改进方面的研究.首先,结合企业实际情况对该镁碳砖厂某（略）生产工艺进行了优化调整.通过优化颗粒级配、改进压制过程、调整结合剂用量以及加入适当固体结合剂粉末和添加剂等具体生产工艺的调整,改进镁碳砖使用性能提高镁碳砖的生产质量.并通过对体积密度、常温耐压强度及抗折强度等重要指标测量分析,研究在镁碳砖生产（略）规律.采用光学显微镜以及扫描电子显微镜(SEM)对镁碳砖的微观形貌进行研究,以解释调整中的宏观规律.针对该型号镁碳砖特点,在其中加入常用的单质金属抗氧化剂以提高其抗氧化性能.进行抗氧化试验,发现Al粉具有优异的抗氧化性能,但是其加入量过高会发生水化使砖体开裂,当Al粉与Si粉以（略）使用时既能保证抗氧化性能同时能降低水化的...关键词：耐火材料干法成型混炼【正文】干法成型硅砖用泥料的混练工艺是一个混合、造粒、捏练的复合过程,过程控制的好坏直接影响泥料的成型性能、产品质量和生产效率的高低。所以,对该过程进行较细致的分析研究很有意义。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,在食品、医药、材料、塑料、化肥、建筑等许多方面都有广泛的应用。对粉体进行高效混合至关重要,良好的混合是产品质量的保障。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,模拟混料过程有限。在混练设备中,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使得某种机理起主导作用。在一般的混合过程中,各种物料在混合物中可以混合均匀需要为用某组分在混合物中分布标准偏差的对数值lnS与混合时间的关系。混合过程可分为3个阶段:混合初期的第1阶段(Ⅰ),标准偏差的对数值lnS依曲线下降,在此阶段对流混合起主导作用,扩散混合和剪切混合起辅助作用;然后进入标准偏差对数值lnS依直线减小阶段(Ⅱ),此阶段扩散混合起主导作用,剪切混合起辅助作用;当混合时间达到一个有效时间ts时,lnS达到一个最低值,混合过程进入动态平衡阶段(Ⅲ),也就是进入随机完全混合状态。进入此状态后混合质量不会再有提高,一般情况下反而会降低。实验证明,任何流动性好、粒度不均匀的物料都有分离的趋势,这是由于在混合过程中还存在一个反混机制,亦即偏析或分料机理。当物料被混合到一定均匀度后,偏析或分料机理将起主导作用,进一步延长混合时间,混合均匀度也不会再提高,反而会降低,一般不可能再达到最初的最佳混合状态在混合过程阶段(Ⅱ)和动态平衡阶段(Ⅲ)结合段,会出现一个混合质量高于动态平衡阶段混合质量的短暂过程,把握好这个阶段,就会取得用最短混合时间获取最高混合质量的效果。对半干法成型生产硅砖而言,泥料混练的工艺中包含造粒过程。通过破粉碎和筛分得到的各级颗粒料称为一级颗粒,这些颗粒由硅石细粉和矿化剂通过黏结剂均匀包覆而形成的粒子称为二级颗粒。通过这个造粒过程使泥料中的矿化剂、结合剂以及其它组分得以均匀分布且有效地防止离析现象发生,还能改善泥料的填充性和成型可塑性。从粉体技术的角度,把物料同相之间的移动叫混合,不同相之间的移动叫搅拌,又把高黏度液体与固体相互混合的操作叫捏练(捏合与混练)。对硅砖泥料的制备过程而言,通常把已经完成细粉对大颗粒的包覆后,对由二级颗粒组成的泥料继续处理以使其排除气体,达到致密化的过程也称为捏练。硅砖泥料常规的混练工艺一般为首先把0.1mm颗粒加入混练机内混合一段时间,此过程称为干混;随后加入结合剂(石灰乳+纸浆废液)进行捏练,以使结合剂均匀涂敷于颗粒表面,形成芯粒子,此过程常称为湿混;最后加入0.1mm颗粒,通过层积作用生成具有包覆结构的二级颗粒,同时通过机械力的作用使泥料进一步混匀且致密化,此阶段是整个混练过程中时间最长的过程。在过去的二十余年中，国外耐火材料已发生了近乎根本性的转变。引发这种变化的主要原因是消除铬公害来保护人类的生存环境。作为水泥回转窑烧结带用的关键材料—镁铬砖在使用过程中在碱(和硫)的作用下，生成水溶性的且能毒害人畜并致癌的六价铬盐化合物R_2Cr(Ⅵ)O_4和R_2[SCr(Ⅵ)]O_4通过水泥窑的废气和粉尘排放，尤其是用后残砖在存放过程中受水淋溶而外渗污染环境，特别是污染水源。德国、美国等西方工业国家在过去近二十年中已制定了相关的卫生、环保法规，并在水泥回转窑的烧成带停用了镁铬砖。这一事实已被许多国家广为接受并正在采取积极措施(停用镁铬砖，研制替代产品)以实现水泥回转窑用碱性砖的无铬化。虽然这种无铬化的趋势不可逆转，但是对镁铬砖替代品的研制工作的进度却并未相应跟上。最早出现的替代品镁白云石质材料，由于其本身固有的水化性及抗热震性差等缺点而一直未占据主导地位；随后研究比较多的镁尖晶石质材料虽然也可替代镁铬砖，但是这种材料的常规型在使用时不能形成稳定的附着层(即窑皮)，再加之其导热率太高，导致所使用部位窑体表面温度太高而易损坏机械装置，并且散热损失也大。耐火材料种类繁多，通常按耐火度高低分为普通耐火材料（1580～1770℃）、高级耐火材料（1770～2000℃）和特级耐火材料（2000℃以上）；按化学特性分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料；按矿物质组成可分为氧化硅质、硅酸铝质、镁质、白云石质、橄榄石质、尖晶石质、含炭质、含锆质耐火材料及特殊耐火材料；按制造方法可分为天然矿石和人造制品；按其形状可分为块状制品和不定形耐火材料；按热处理方式可分为不烧制品、烧成制品和熔铸制品；按耐火度可分为普通耐火材料、高级耐火材料及特级耐火材料；按化学性质可分为酸性耐火材料、中性耐火材料及碱性耐火材料；按其密度可分为轻质耐火材料及重质耐火材料；按其制品的形状和尺寸可分为标准砖、异型砖、特异型砖、管和耐火器皿等；还可按其应用分为高炉用、水泥窑用、玻璃窑用、陶瓷窑用等；此外，还有用于特殊场合的耐火材料。现在对于耐火材料的定义，已经不仅仅取决于耐火度是否在1580℃以上了。目前耐火材料泛指应用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生产设备内衬的无机非金属材料。酸性耐火材料以氧化硅为主要成分，常用的有硅砖和粘土砖。硅砖是含氧化硅94%以上的硅质制品，使用的原料有硅石、废硅砖等，其抗酸性炉渣侵蚀能力强，荷重软化温度高，重复煅烧后体积不收缩，甚至略有膨胀；但其易受碱性渣的侵蚀，抗热震性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。粘土砖以耐火粘土为主要原料，含有30%～46%的氧化铝，属弱酸性耐火材料，抗热振性好，对酸性炉渣有抗蚀性，应用广泛。中性耐火材料以氧化铝、氧化铬或碳为主要成分。含氧化铝95%以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。以氧化铬为主要成分的铬砖对钢渣的耐蚀性好，但抗热震性较差，高温荷重变形温度较低。碳质耐火材料有碳砖、石墨制品和碳化硅质制品，其热膨胀系数很低，导热性高，耐热震性能好，高温强度高，抗酸碱和盐的侵蚀，尤其是弱酸碱具有较好的抵抗能力，不受金属和熔渣的润湿，质轻。广泛用作高温炉衬材料，也用作石油、化工的高压釜内衬。碱性耐火材料以氧化镁、氧化钙为主要成分，常用的是镁砖。含氧化镁80%～85%以上的镁砖，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性，耐火度比粘土砖和硅砖高。主要用于平炉、吹氧转炉、电炉、有色金属冶炼设备以及一些高温设备上。在特殊场合应用的耐火材料有高温氧化物材料，如氧化铝、氧化镧、氧化铍、氧化钙、氧化锆等，难熔化合物材料，如碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和硫化物等；高温复合材料，主要有金属陶瓷、高温无机涂层和纤维增强陶瓷等。参考文献：1．现代材料科学与工程辞典《山东科学技术出版社》2.耐火材料《冶金工业出版社》4.宋希文耐火材料工艺学《北京化学工业工艺出社》3．李红霞耐火材料手册《北京冶金工业出版社》5.钢包用耐火材料《冶金工业出版北京冶金工业出版社》6.碳化硅耐火材料《北京工业工艺出社》7.CA化学文摘(美)8.Pж(AJ)文摘杂志(俄)9.无机非金属材料工艺学10.材料工程基础《武汉理工出版社》