配置耐火浇注料是由具有一定耐高温性的耐火集料(耐火骨料或耐火砂)配以一定比例的结合剂和外加剂构成的不定型耐火材料。耐火集料种类繁多,有粘土熟料、高铝熟料、莫来石熟料、镁砂等,本文主要介绍配置浇注料用高铝骨料(铝钒土熟料)的煅烧工艺。
铝矾土煅烧时的加热变化可以分为3个阶段:分解阶段(包括高岭石的加热分解反应和水铝石的分解),二次莫来石化阶段和重结晶烧结阶段。
(1)分解阶段。400~1200℃温度范围为铝矾土的分解阶段。在该阶段,铝矾土中的水铝石和高岭石在400℃时开始脱水,至450~600℃反应剧烈,700~800℃完成。水铝石脱水后形成刚玉假相,此种假相仍保持原有水铝石的外形,但边缘模糊不清,折射率较水铝石低,在高温下逐步转变成刚玉。高岭石脱水后形成偏高岭石,大于950℃时偏高岭石转变为莫来石和非晶态SO2,后者在高温下转变为方石英。整个过程的体积收缩20%。
(2)二次莫来石化阶段。在1200~1400℃时,由水铝石分解生成的a-Al2O3,可以与高岭石转化为莫来石过程析出的游离SO2继续发生反应生成莫来石。伴随二次莫来石的生成,产生较大的体积膨胀,达到10%左右,致使烧成的制品疏松,气孔率增大,尺寸难以控制,这也是铝矾土难烧结的原因。
(3)重结晶烧结阶段。发生在1400-1500℃的温度段。在二次莫来石化阶段,由于液相的形成,已经开始发生烧结,但进程缓慢。当二次莫来石化完成后,重结晶烧结作用开始迅速进行。在1400-1500℃及以上,由于液相的作用,气孔率降低,物料迅速趋向致密,刚玉和莫来石晶体长大。
高铝钒土熟料的主要物相为a-Al2O3,莫来石和玻璃相,不同等级高铝钒土烧结温度不同,如下:
铝钒土熟料的成品为大块成品,为了满足制备耐火砖或浇注料的原料需求需要经破粉碎成不同大小的儿颗粒,粉料采用雷蒙磨设备制成。在采用合理的颗粒配置成泥料,做成生产高铝制品的泥料;不同颗粒级配加上结合剂和多种外加价材料配置成高铝质浇注料。采用铝钒土熟料生产的耐火制品多用于炼钢行业、冶金行业、石油化工行业、炼铝行业、水泥行业等多种耐高温工窑炉的额内衬材料,以保证设备的正常运行。
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