耐火材料生产基本工艺原理.doc

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1、第二章耐火材料生产基本工艺原理2.4耐火材料的干燥2.4.1干燥过程1.概述许多成型后的砖坯含水量较高，强度较低，不便堆码和烧成，必须经干燥后排除其中游离水分，强度得到提高，才可装车入窑。有些成型后含水量已很低的砖坯，虽可码放适当高度，直接入窑，但入窑后也必须首先经过此干燥阶段。砖坯的干燥是热湿传递过程，是利用热空气或热废气将热量传递给砖坯，砖坯受热后温度升高，水分由砖坯内扩散逸出。由此可见热、湿传导方向是相反的。砖坯的干燥速度由砖坯内传导和外传导相对速度较慢的一方控制。干燥初期，内传导速度较快，干燥速度取决于外传导，取决于干燥介质所能带走的水分量。干燥后

2、期，内传导速度较慢，外传导速度较快，干燥速度取决于坯体内残余水分向坯体表面扩散的速度。2.干燥过程干燥过程分为三个阶段。前期阶段一般加热阶段时间很短，坯体温度上升到湿球温度。（即内部的水扩散到坯体表面）此阶段中水分和自坯体中排出水量变化不大。　　第一阶段是干燥过程中最主要的阶段，此阶段排山大量水分，在整个阶段中，排出速度始终是恒定的，故称等速干燥阶段。在此阶段中，水分的蒸发仅发生在坯体表面上，干燥速度等于自由水面的蒸发速度，故凡足以影响表向-蒸发速度的因素都可以影响干燥速度。因此，在等速干燥阶段中，干燥速度与坯体的厚度(或粒度)及最初含水量无关，而与干燥介

3、质(空气)的温度、湿度及运动速度有关。　　第二阶段是降速干燥阶段，随着干燥时间的延长，或坯体含水量的减少，坯体表面的有效蒸发面积逐渐减少，干燥速度逐渐降低。此时，水分从表面蒸发的速度超过自坯体内部表面扩散的速度，因此干燥速度受空气的温度、湿度及运动速度的影响较小。水分向表面扩散的速度取决于含水量、坯体内部结构(毛细管状况)、水的黏度和物料性质等。通常非塑性和弱塑性料水分的内扩散作用较强。粗颗粒比细颗粒的强，水的温度越高，扩散也越容易。　　第三阶段是干燥停止阶段，最后干燥速度逐渐接近零，最终坯体水分不再减少。当空气中干球温度小于100℃时，此时保留在坯体中的

4、水分称为平衡水分。这部分水分被固体颗粒牢固地吸附着。平衡水分的多少，取决于物料的性质、颗粒大小和干燥的温度与相对湿度。　　以上三个阶段的明显程度，依坯体中水分的多少而定，一般对可塑性成型的坯体来说，三个阶段比较明显，而对水分不大的半干法成型的坏体，如多熟料砖、硅砖和镁砖等，就不大明显。　　干燥过程中的设备主要有：隧道干燥器、转筒干燥器、竖式干燥器、室式干燥器、干燥炕、隧道窑前干燥器等。另外还有：远红外干燥、微波干燥、电干燥等。以上三个阶段对可塑法成形的粘土砖较明显，对水分不大的半干法成形的熟料砖不明显。（硅砖）见P64图2-22砖坯内水分的粘度与表面张力和

5、温度的关系。见P64图2-23空气温度；空气流速和相对湿度与干燥速度的关系。见P64-65图2-24；25；26.干燥过程分步排出可塑水，收缩水，气孔水。其坯体收缩和排水量的关系。见P65图2-274段。坯体干燥时，内部水分分布规律。见P65图2-285段。2.4.2干燥制度干燥制度是砖坯进行干燥时的条件的总和。它包括干燥时间、温度和相对湿度，砖坯干燥前的水分和干燥终了后的残余水分等。干燥制度必须控制适当，以使砖坯内水分向外扩散和表面水分蒸发的速率相当。由于砖坯在干燥过程中往往产生收缩，且坯体强度较低，切忌砖坯表面干燥速率不当，以免造成开裂、鼓爆等缺陷。1

6、.干燥时间影响因素见P66（1）—（6）2.砖坯内残余确定水分确定见P66（1）—（4）2.5耐火材料的烧成2.5.1烧成过程的物理化学变化耐火材料在烧成过程中的物理化学变化，是确定烧成过程中的热工制度（烧成制度）的重要依据。烧成过程中的物理化学变化主要取决于制品的化学矿物组成、烧成制度等。不同的制品物理化学反应不尽相同，耐火制品烧成过程大致可分为以下几个阶段：1.坯体排出水分阶段温度范围为10~200℃，在这一阶段中，主要是排出砖坯中残存的自由水和大气吸附水。水分的排除：使坯体中留下气孔，具有透气性，有利于下一阶段反应的进行。2.分解、氧化阶段（200~

7、1000℃）此阶段发生的物理化学变化依原料种类而异。有排出化学结合水、碳酸盐或硫酸盐分解、有机物的氧化燃烧等。此外还可能有晶型转变发生或少量低熔液相的开始生成。此时坯体的质量减轻，气孔率进一步增大，强度亦有较大变化。3.液相形成和耐火相合成阶段（1000℃以上）此时分解作用将继续完成，并随温度升高其液相生成量增加，液相粘度降低，某些新耐火矿物相开始形成，并进行溶解重结晶。由于液相的扩散、流动、溶解沉析传质过程的进行，颗粒在液相表面张力作用下，进一步靠拢而促使坯体致密化，使其强度增大，体积缩小，气孔率降低，烧结急剧进行。4.烧结阶段坯体中各种反应区域完全、充

8、分、液相数量继续增加，结晶相进一步成长而达到致密化即所谓“烧结”。