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陶粒生产工艺及在低体积密度耐浇注料的应用

时间:2020-05-31 16:04 作者:耐火材料生产厂家点击:



 
1.原料简述
陶粒是一种在回转窑中经发泡生产的轻骨料。它具有球状的外形,表面光滑而坚硬,内部呈蜂窝状,有密度小、热导率低、强度高的特点。在耐火材料行业中,陶粒主要用于作隔热耐火材料的骨料。
陶粒分为黏土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒和煤矸石陶粒。耐火材料主要使用页岩陶粒,其化学成分为SiO2=58%-62%,Al2O3=19%-22%,Fe2O3=7%-8%。物理性能:堆积密度400-510kg/m3,筒压强度2.5MPa,耐火度1290℃,粒度10-5mm、5-3mm、3-1mm、1-0.3mm。
2.原料制造
陶粒的生产包括原材料处理、配料、成型、预烧、焙烧、冷却和筛分等过程。其中,为重要的是焙烧过程。焙烧过程中,料球软化并具有一定的黏度,料球中的发泡物质产生气体,促使料球膨胀,随后冷却形成多孔轻集料。
陶粒中各种化学成分的作用和控制范围如下。
①陶粒中的熔质物质为SiO2、A12O3,熔剂物质为CaO、MgO、Fe2O3、K2O和Na2O等。熔质物质含量越低,需要焙烧的温度越低。但比值过小时,液相黏度太小,膨胀气体容易溢出,对发泡不利。熔质与熔剂比值越高,需要焙烧温度越高,液相黏度太高,也对发泡不利。经验说明:熔质和熔剂的比例为3.5-10时,有良好的膨胀性能。
②SiO2的含量宜控制在55%-65%,A12O3的含量宜控制在13%-23%。
③CaO、MgO的含量宜控制在6%-8%。钙、镁是助熔物质,起稀释液相的作用。但是,钙、镁含量过高,缩小焙烧温度范围,降低发泡性能,并导致结圈。同理,K2O+Na2O的含量以2.5%-5.0%为佳。如果钾、钠过高,液相黏度太低,不利于膨胀。
④Fe2O3的含量4%-10%。Fe2O3含量过高,缩小焙烧温度范围;Fe2O3含量过低,发泡物质含量不足,致使陶瓷的体积密度偏高。陶粒的膨胀类似于漂珠,也是碳-铁氧化-还原反应。
低体积密度陶粒耐火浇注料是采用优质页岩陶粒、耐火粉料和结合剂及外加剂配制成的。其特点是体积密度低、强度较高、烧后线变化较小和热导率低等,是石化管式加热炉等中低温热工设备的良好衬里材料。因为体积密度一般≤1.0g/cm3、主要用于管式加热炉衬里,故称为低体积密度陶粒耐火浇注料,或称为衬里轻质耐火浇注料。
页岩陶粒是用鹤岗峻德等地的页岩矿、经1150-1250℃的温度下烧成的。其特点是质轻、壳硬、强度高和内部蜂窝孔多等。小于IOmm的陶粒堆积密度为410-500kg/m3,压下2cm的筒压强度为2.2~2.8MPa,吸水率为4%-8%,Al2O3 
19%-21%,耐火度1280-1320℃。由于页岩陶粒堆积密度低,且为原皮陶粒,因 
此可配制成低体积密度的陶粒耐火浇注料,但使用温度高为1200℃。在配制过程中,采用525号或625号CA-50水泥作结合剂,烧结剂为软质黏土,耐火粉料为矾土熟料粉。为了降低体积密度和热导率,掺加部分膨胀珍珠岩和漂珠等材料。同时,掺加了外加剂和外加物,使性能有了较大的提高。表10-14为页岩陶粒浇注料的陶粒级配及辅料用量。
表10-14 页岩陶粒浇注料的陶粒级醒及辅料用量(%)
页岩陶粒耐火浇注料的性能,是用标准试样按标准检验的。 
按配合比要求,称量原材料质量,干混均匀,即可加水湿混练。拌和料倒进模内,振动台振动成型或手工振动成型,直至料面返浆为止。因为系采用原皮陶粒作耐火骨料,吸水率较小,故不用先湿润陶粒再加粉料和水泥。成型后的试样,自然养护1天拆模,再自然养护2天,即可检验性能。应当指出,当环境温度高于25℃时,试样或衬体初凝后,应进行潮湿养护。从表中看出,页岩陶粒耐火浇注料的性能是优良的。体积密度为0.99g/cm3的浇注料,3天耐压强度大于lOMPa,可作成预制块进行吊装,同时烧后线变化呈膨胀状态(陶粒二次膨胀所致),高温下不易产生裂纹,有利于使用。
水泥和水用量与强度的关系,随着水泥用量的增加,浇注料强度提高且有个合适值。因此,配制页岩陶粒耐火浇注料时,应合理选择其用量,以降低成本和提高性能。
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