多數(shù)耐火骨料顆粒為多相多晶物料,因此耐火骨料顆粒形狀既與材料本身的各相晶體結(jié)構(gòu),結(jié)晶習(xí)性和雜質(zhì)含量有關(guān),也與材料的加工處理方法有關(guān)。如采用電熔法制得的莫來石,因莫來石是從熔體中析出來的,多為自形晶,故按莫來石的結(jié)晶習(xí)性,多呈柱狀多晶聚集體,破碎時(shí)是沿著結(jié)合力較差的長(zhǎng)度方向晶界斷裂、破碎后的頤粒也多呈柱狀多晶顆粒。而燒結(jié)法制得的莫來石,因晶體的發(fā)育生成受到周圍環(huán)境的制約,有針狀、柱狀、板狀和粒狀等形態(tài),而且是無規(guī)則的互相穿插生長(zhǎng),因而破碎后的顆粒無規(guī)則形態(tài),有片狀、針柱狀、梭角狀等形態(tài)。另一方面,破碎后的耐火骨料顆粒形態(tài)還與材料本身的致密度和破碎方式有關(guān)。如對(duì)特致密和高致密的高鋁礬土熟料而言,如果采用沖擊式的或擠壓式的破碎方式,破碎出來的骨料顆粒多呈片狀或梭角狀;如果采用研磨式的破碎方式,則多呈不規(guī)則的粒狀或近圓球狀。因此要制取較適合不定形耐火材料的骨料顆粒形狀應(yīng)選用較合適的破碎方式。
應(yīng)用領(lǐng)域
冶金行業(yè):用于高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐、精煉爐等各種冶金爐窯的內(nèi)襯材料,如爐底、爐墻、出鋼口等部位。不同的爐窯和部位根據(jù)其工作條件和要求,選擇不同類型的耐火骨料來配制耐火材料,以滿足高溫、侵蝕、沖刷等復(fù)雜工況的要求。
建材行業(yè):在水泥回轉(zhuǎn)窯、玻璃窯、陶瓷窯等建材窯爐中廣泛應(yīng)用。例如,在水泥回轉(zhuǎn)窯的燒成帶,使用高鋁質(zhì)耐火骨料配制的耐火磚,能夠承受高溫物料的磨損和熱應(yīng)力;在玻璃窯的池壁,采用鋯質(zhì)耐火骨料可以提高耐火材料的抗玻璃液侵蝕能力。
化工行業(yè):用于化肥廠的造氣爐、石油化工廠的裂解爐、合成塔等設(shè)備的內(nèi)襯。耐火骨料能夠在高溫、高壓和有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境下,保護(hù)設(shè)備的金屬外殼,化工生產(chǎn)過程的安全和穩(wěn)定。
電力行業(yè):在電廠的鍋爐、氣化爐等設(shè)備中使用。例如,循環(huán)流化床鍋爐的爐膛內(nèi)襯采用耐磨、耐高溫的耐火骨料配制的耐火材料,能夠抵抗高溫物料的沖刷和磨損,提高鍋爐的使用壽命和運(yùn)行效率。
強(qiáng)度
粗粒度的耐火骨料在耐火材料中起到骨架作用,能夠承受較大的外力,有助于提高耐火材料的常溫耐壓強(qiáng)度和高溫抗折強(qiáng)度。當(dāng)耐火材料受到外力沖擊時(shí),粗骨料可以阻止裂紋的擴(kuò)展。
細(xì)粒度的骨料能增加顆粒之間的接觸面積,使結(jié)合劑與骨料更好地結(jié)合,提高耐火材料的致密性,從而在一定程度上提高強(qiáng)度。但細(xì)骨料過多會(huì)使耐火材料內(nèi)部應(yīng)力集中,在高溫下容易產(chǎn)生裂紋,導(dǎo)致強(qiáng)度下降。
性能要求
耐火度:耐火骨料應(yīng)具有較高的耐火度,能夠在高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定的物理和化學(xué)性質(zhì),不發(fā)生軟化、熔融或變形。一般來說,耐火度應(yīng)不低于 1580℃。
體積穩(wěn)定性:在高溫下,耐火骨料應(yīng)具有良好的體積穩(wěn)定性,不發(fā)生明顯的膨脹或收縮。否則,會(huì)導(dǎo)致耐火材料產(chǎn)生裂縫、剝落等缺陷,影響其使用壽命。
化學(xué)穩(wěn)定性:耐火骨料應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,能夠抵抗?fàn)t渣、金屬液、氣體等的侵蝕。不同的使用環(huán)境對(duì)耐火骨料的化學(xué)穩(wěn)定性要求不同,例如,在堿性爐渣環(huán)境中,應(yīng)選用堿性耐火骨料。
熱震穩(wěn)定性:耐火骨料需要具備良好的熱震穩(wěn)定性,能夠承受高溫下的急冷急熱變化而不破裂。這對(duì)于在溫度波動(dòng)較大的爐窯中使用的耐火材料尤為重要。
顆粒級(jí)配:耐火骨料的顆粒級(jí)配應(yīng)合理,以耐火材料具有良好的成型性能和致密性。合適的顆粒級(jí)配可以使耐火骨料在堆積時(shí)形成緊密的結(jié)構(gòu),提高耐火材料的強(qiáng)度和抗侵蝕性。
耐火骨料在耐火材料中起著至關(guān)重要的作用,其質(zhì)量、粒度、純度等參數(shù)直接影響著耐火材料的整體性能。因此,在選擇耐火骨料時(shí),需要對(duì)其生產(chǎn)工藝、粒度分布、化學(xué)成分、物理性能等方面進(jìn)行全面考慮。耐火骨料的煅燒是其中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。經(jīng)過煅燒的骨料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性,同時(shí)還能保持良好的熱穩(wěn)定性。在煅燒過程中,骨料中的雜質(zhì)和揮發(fā)物被去除,使其具有更高的純度和化學(xué)穩(wěn)定性。
耐火骨料按材質(zhì)分有粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)、硅質(zhì)、鎂質(zhì)、鎂鋁尖晶石質(zhì)耐火骨料等。
按氣孔率分可分為致密骨料(又稱重質(zhì)骨料)和輕質(zhì)骨料(又稱多孔骨料)。致密骨料系指氣孔率不大于30%的骨料。致密骨料又可分為特致密骨料,高致密骨料和普通致密骨料。輕質(zhì)骨料系指氣孔率大于45%的骨料。輕質(zhì)骨料又可分為普通輕質(zhì)骨料、超輕質(zhì)骨料和特種輕質(zhì)骨料(如氧化鋁、氧化鋯空心球)。