高鋁質耐火材料因具有高溫強度高,耐磨性好、抗震、抗化學侵蝕等特性,尤其在小型水泥窯中得到了廣泛的應用。為了更好地發(fā)揮高鋁磚的優(yōu)良也行,提高其使用壽命,就必須在原料顆粒級配、結合劑的加入量、機壓成型及燒成制度方面采取有力措施。
1 原料
提高原料純度是提高高鋁制品性能的途徑之一,隨著AL2O3含量的提高,高鋁制品中的主要晶相莫來石和剛玉的數(shù)量增加,玻璃相相應低減少,制品的耐火性能則隨之提高,同時要控制原料中的雜質鐵及其它堿性氧化物(RO、R2O)等的量,因這些雜質都屬于低熔物,如果其含量大則必然導致制品高溫性能下降。
根據(jù)理論和實踐鄭州駒達耐火材料有限公司www.gdwywj.com,采用一、二等高鋁礬土加入少量軟質粘土,能制得荷重軟化溫度和耐壓強度均較高的制品,并能提高制品的成型和燒結性能。原料技術指標如下表1:
2 配料
在顆粒級配中,粗顆粒起骨架作用,保證制品的高溫強度,耐火材料最大粒徑與顆粒級配合良好,將使制品獲得較好的密實性和高溫性能。
細粉部分其填充空隙的作用,使其對粗顆粒進行包裹和粘附,細粉部分包括熟料細粉和粘土細粉,同粗顆粒相比,細粉只有較高的比表面積,且晶體結構不規(guī)整、活性大,易于結合劑作用直接影響制品的各種性能。
結合劑采用軟質粘土和紙漿廢液,有利于成型。根據(jù)最緊密堆積原理,采用“兩頭大、中間小”的配料原則,為提高制品的高溫強度及高耐磨性,故適當增加粗細顆粒加入量。
根據(jù)實際情況采用表2中的級配制品可達到表3的技術指標:
3 混料
混煉的目的就是使不均勻物料的成分和顆粒度均勻化,促進顆粒接觸和塑化,排除氣體,有利于成型和提高燒結性能。
如果混煉不均,細粉和粗顆粒之間分布不均,空氣排不出來,成型時極易造成大量層裂,同時在制品燒制過程中,其物理化學反應也存在不均勻性,而使制品內(nèi)裂,高溫性能下降。
4 成型
制品的體積密度大小直接影響著其高溫強度和耐磨性。根據(jù)制品理化性能要求的指標,采用半干法成型,成型水分要求:4.5%~4.8%,試驗證明水分低于和高于這個范圍,容易引起成型困難和層裂,壓力機采用630噸壓力機,噸位太低的壓力機不易生產(chǎn)出高密度高鋁磚,且極易損壞壓力機。
5 燒成
半成品經(jīng)干燥后,即可裝窯燒成,燒成時的物理—化學反應主要有:
a 結合粘土的脫水分解并莫來石化過程:
b 熟料中未完成的二次莫來石化反應繼續(xù)進行
C 結合粘土莫來石化后剩余的SiO2與剛玉作用形成二次莫來石,并伴有體積膨脹:
d 在高溫液相作用下,壞體燒結,同時促進剛玉莫來石的重結晶作用。
根據(jù)以上基本反應和所采用原料特性,采取如下的燒成制度:裝窯、銀制品燒成溫度接近于其高溫荷重軟化溫度,裝窯車時碼垛不能過高,高度為500mm~700mm。高密度磚應碼在上層,用倒焰窯燒成時,需用硅磚搭架。
燒成600℃以下時,升溫速度慢些,以避免水分排出過快而引起開裂。
中溫階段的升溫速度對制品質量影響不大,關鍵在于最高燒成溫度和在該溫度下的保溫時間的長短,用隧道窯燒成時,高溫帶1500℃~1600℃時間20小時左右。
另外,為使剛玉和莫來石重結晶作用充分進行并消除黑心,在用倒焰窯燒成時,在高溫階段采用還原性火焰,然后在保溫及緩冷階段用弱氧化性火焰,保持冷卻到1200℃左右,有利于液相中的微小晶粒長大,應用隧道窯燒成時,高溫帶用弱氧化火焰教師已。
采用以上措施后,不僅使高鋁磚的常溫和高溫性能得到了改善和提高,而且還大大提高了制品的合格率。