水泥工业耐火材料复习提纲.doc

水泥工业耐火材料复习提纲1. 优良耐火材料应具备哪些性质？ 答：高的耐火度 良好的荷重软化温度 具有高温下的体积稳定性 好的热震稳定性 良好的抗蚀性2. 耐火材料按加工制造工艺分哪几类？ 答：烧成制品 熔铸制品 不烧制品3. 耐火材料中的杂质对材料性能有什么影响？耐火材料高温下的液相对材料如何影响材料 性能？ 答：杂质对材料性能的影响： 耐火材料中的杂质是某些能与耐火基体作用而使其耐火性能降低的氧化物或化合 物，即通常称为溶剂的杂质。因杂质成分的溶剂作用使系统的共溶液相生成温度降低， 单位溶剂生成的液相量愈多，且随温度升高液相量增长速度愈快，粘度愈小，润湿性愈 好，则杂质溶剂作用愈强。 应用制品的化学组成课判断与溶液量变化直接有关的制品的高温性质，如耐火度、 荷重变形温度、抗渣性等，他们之间存在下述关系： a开始生成液相量减少，荷重开始变形温度越高； b生成液相量的温度曲线越平缓，盒装那个变形温度范围越宽； c耐火度与开始生成的液相量有关： d原料和制造方法相同儿配料比不同时，开始生成液相量多得制品，其热震稳定性和抗 渣性低儿常温耐压强度大。 耐火制品（耐火材料）中杂质成分除有上述作用外，还具有降低制品（原料）的 烧成温度，促进其烧结的有利作用。但同时也会使制品的某些耐火性能降低。4. 耐火材料的显微结构包括哪些部分?它们是如何影响耐火材料性能的？ 答：耐火制品的显微组织结构有两种类型：一种是由硅酸盐（硅酸盐简体矿物或玻璃体结 体颗粒的结构类型；另一种是由晶体颗粒直接交错结合成晶体网。这种显微结构上的 相间的界面能和液相对固相的润湿情况。 这种耐火制品属于直接结合结构类型的制品高温性能（高温力学强度、抗渣性和热 震稳定性）要优越得多。因此，近些年来，国内外都在致力于研究和制造直接结合砖， 即采用高纯原料，减少砖中低熔硅酸盐结合物。并在高温下使少量液相移向颗粒间隙中， 而不包围在固体颗粒周围，使固体颗粒构成连续的晶体网，形成直接结合的特征结构， 从而显著提高耐火制品的高温性能指标，延长其使用寿命。5. 不定型耐火材料的定义是什么？与其它耐火材料相比优势是什么？ 答:定义：不定性耐火材料是由合理级配的粒状和粉状料与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接供使用的耐火材料。优势：不定形耐火材料的生产，通常只经过粒状、粉状料的制备和混合料得混炼过程。 过 程简便，生产周期短，热能消耗较低，使用时整体性好，适应性强，综合使用效果好。当耐火砖的砌体或整体构筑物局部损坏时，课用此种材料更换或利用喷射、投射设备进行冷、热态修补，既迅速又经济。6. 什么是耐火材料的耐火度？它是有什么因素决定的？ 答：定义：耐火度指耐火材料在无荷重时抵抗高温作用不熔化的性能。耐火度是判定材料能否作为耐火材料使用的依据。 决定耐火度的基本因素是材料的化学矿物组成及其分布情况。7. 什么是耐火材料的抗热震性？它是有什么因素决定的？ 答：定义：抗热震性是指耐火制品对温度迅速变化所产生损伤而不破坏的抵抗性能。抗热震性也称为热震稳定性、抗温度急变性、耐急冷急热性等。 影响耐火制品抗热震性指标的主要因素是制品的物理性质、如热膨胀性、热导率等。一般来说，耐火制品的热膨胀率越大，抗热震性越差；制品的热导率越高，抗热震性就越好。此外，耐火制品的组织结构、颗粒组成和制品形状等均对抗热震性有影 响。8. 人工合成莫来石常用的原料有哪些？ 答：工业氧化铝+苏州土（或其纯净高岭土）；天然高铝矾土 + 高岭土； 氧化铝含量低的矾土 + 工业氧化铝； -Al2O3 + 硅石 目前，采用前两种原料来合成莫来石者为多。9. 耐火材料中粗颗粒、中间颗粒和细颗粒的作用是什么？各自的比例应当是多少？ 答：粗颗粒 适当增大粗颗粒的临界力度及在泥料中的加入量，在细粉足够的情况下能提高泥 料的堆积密度和成型性能，在烧成时由于答颗粒比表面积小，对于高铝质和粘土质材 料来讲，可使二次莫来石化作用减弱，有利于砖坯烧结，从而使制品的气孔率降低， 荷重软化开始温度、热稳定性及机械强度等都得到提高。 中间颗粒 配料中的中间颗粒既无粗颗粒的骨架作用，也不具有细粉的烧结作用。故在生产 工艺中，根据生产的具体条件，中间颗粒的加入量通常现在最低数量。一般来说，减 少中间颗粒的加入量，可以改善泥料的堆积密度，提高制品的体积密度，改善其热稳 定性。但是，如果全部取消中间颗粒，在粗颗粒尺寸较大的条件下，制品烧后不仅产 生龟裂、外观质量不好，而且给物料的处理带来一定的困难。故中间颗粒的加入量应 以10%左右为宜。 熟料细粉 细粉有利于坯体烧结和提高制品密度。特别是适量的细粉，对于高铝质及粘土质 材料，不但能将砖坯在烧成时发生的二次莫来石化作用调整到细粉中进行，而且由于 细粉的强烈烧结作用所产生的体收缩可以减弱或抵消砖内因二次莫来石化反应所引起 的坯体膨胀松散作用，但细粉过多时，会造成成型困难，砖坯易产生层裂和烧成时易 产生较大的烧成收缩等。故细粉加入量应以50%左右为宜。 粗颗粒：中间颗粒：细颗粒 = 4：5：110. 磷酸盐结合高铝砖的优点是什么？ 答：在1500C以前，磷酸盐砖的热态温度高，具有良好的耐磨性能。用作水泥窑内衬的 使用寿命可比高铝砖提高12倍。 磷酸盐砖具有良好的热稳定性（850C-水冷，20次无重量损失），当水泥要内衬温度 急剧变化时，磷酸盐砖不炸裂，不剥落掉块，所以窑皮不塌垮，不崩裂。 容易粘挂窑皮，窑皮维护方便。杨酸盐转荷重软化温度低，表面粗糙，容易以物料 粘结，能均匀挂上关键性的第一次窑皮。砖和窑皮结合平整而牢固。如果窑皮有缺 陷，也很容易补挂。 能适合煤料变化，当煤的挥发分在17%24%，灰分在26%40%，生料KH值在 0.800.96范围内波动时，磷酸盐砖仍能适应。11.什么是抗剥落高铝砖？其显微结构和性能有什么特点？ 答：定义：抗剥落高铝砖采用高铝矾土为主要原料，引入少量ZrO2，加入一定量的复合结合剂和添加剂，通过控制泥料的颗粒级配，经成型和高温烧成制的。 显微结构：ZrO2集合体周围有明显的微裂缝，该集合体与周围的刚玉、莫来石有明显的间隙脱皮。发育良好的ZrO2集合体呈棱柱状，在空间形成层状分布，ZrO2之间有细小的狭缝。莫来石发育良好，呈纤维状，与ZrO2和刚玉等在空间交错存在，形成复合增强结构。岩相分析表明刚玉和莫来石结构的交错，ZrO2间插其中，在其周围存在微裂纹，较大ZrO2晶体自身及周围有放射状微裂纹。性能：不仅具有烧结砖的荷重软化温度高，高温结构性能好的优点，又具有磷酸盐不烧砖的热震稳定性能好的特性，其抗水泥熟料的侵蚀性能也较强，同时具有抗剥落、耐碱蚀、低导热等多种优良性能，适用于水泥窑的过渡带和分解带。12.什么是镁铝尖晶石砖？其显微结构和性能有什么特点？ 答：定义：镁铝尖晶石砖是为了改善镁砖的热震稳定性，在配料中加入氧化铝而生成的以镁铝尖晶石为主要矿物的镁质砖。显微结构：颗粒中主晶相为方镁石，多为不规则粒状，晶粒160-360m，晶内尖晶石的粒径为0.5-2m，基质由方镁石相、尖晶石相及少量硅酸盐相组成，M2S、CMS等填充于方镁石与尖晶石晶体之间，呈网状连接，从该结构中可以看出，颗粒与基质间通过方镁石颈状物相连结合良好。镁砂颗粒纯度较高，成为砖中的骨架，提高了高温性能，基质将主晶相与尖晶石紧密相连，其结构具有较高的常温强度，少量硅酸盐相进入方镁石晶格中有利于粘挂窑皮。特点：耐热震 强度高 抗侵蚀13.不定型耐火材料常用的无机结合剂有哪些？ 答：耐火材料常用的无机结合剂有：硅酸盐类结合剂、铝酸盐类结合剂、磷酸盐类结合剂、硫酸盐类结合剂、氯化物类结合剂和溶胶类结合剂14.不定型耐火材料分为哪几类？各自定义是什么？ 答：根据其工艺特性分为浇注料、可塑料、捣打料、喷射料、投射料、耐火泥浇注料：以粉状耐火物料与适当结合剂和水等配成，具有较高流动性的耐火材料。可塑料：由粉粒状耐火物料与粘土等结合剂和增塑剂配成，呈泥膏状，在较长时间内具有较高的可塑性。捣打料：以粉粒状耐火材料与结合剂组成的松散状耐火材料，以强力捣打方式施工。喷射料：以喷射方式用的不定型耐火材料，分湿法和干法两种施工。因主要用于涂层和修补其他炉衬，还称为喷射料和喷补料。投射料：以投射方式施工用的不定型耐火材料。耐火泥：以粉粒状耐火材料与结合剂组成的不定型耐火材料。15.水泥窑中烧成带和过渡带窑衬材料必须满足什么？ 答：易于挂好并维护好稳定的窑皮 具有足够的抗化学侵蚀能力具有良好的热震稳定性能 在环境温度和使用温度下均有足够的力学强度要有正确的砖型和尺寸16.耐火材料中改性体常用的弹性组织有哪些？其作用原理是什么？答：铬矿石弹性组织 原理：铬矿石与窑料作用生成C4(ACr)F等二次共熔物，易受碱化物和碱硫化物的侵蚀，失去改性剂的功能，此时砖体遭受液相渗透变脆而剥落。美铝尖晶石弹性组织 原理：尖晶石弹性体系是通过特殊的将尖晶石移植到组抗体基体内，尖晶石与氧化镁组抗体基体周边之间的热膨胀系数不一致，在砖体内生成微列纹组织，明显的增加的砖体的弹性，对砖体强度不起任何负面影响。氧化锆弹性组织原理：氧化锆具有较高的熔融温度，氧化锆和锆化合物在氧化镁基体上产生一种特殊的结构连接，此种结构的热强度高，抗腐蚀及抗水泥熟料侵蚀强。铁尖晶石弹性组织 原理：氧化铁有利于挂窑皮，三价铁在氧化还原气氛下还原成二价铁，造成衬砖体积膨胀损坏，若将稳定的二价铁植入到砖体内，生成一种特殊的铁尖晶石，与熟料中得氧化钙反应，在砖面上生成一层黏性极高的钙铁相化合物，十分有利于挂窑皮，且不受氧化还原气氛的作用。锰尖晶石弹性组织与铁尖晶石弹性组织类似目前以前以用来制造耐火砖。17.回转窑系统耐火材料如何进行选择和配套？ 答：冷却带和窑口衬料因选用具有良好的抗磨蚀性和抗温度急变性能的耐火材料。烧成带和过渡带内有稳定窑皮的部位，因选用碱性砖，包括镁铬砖，低硌和无镉的、含锆和不含锆的各类特种镁砖以及白云石砖。 在窑皮不稳定甚至常有露砖的过渡带内应选用尖晶石砖。在分解带内，在其热端部位已经产生硫酸盐熔体和部分熟料熔体，因而易粘挂不稳定的浮窑皮，甚至结圈。大型窑的窑门罩以及篦式冷却机喉部和高温区温度偏高的部位，一般采用抗剥落高铝砖或化学结合高铝砖、钢纤维增强浇注料做工作层材料，但这些部位的拱顶出一般采用煅烧高铝砖，不宜采用化学结合的高铝砖，在高风压的篦式冷却机高温区侧壁处还应采用碳化硅复合砖、低水泥增强耐火浇注料。在窑尾预热部位，包括回转窑筒体内分解带以后的尾部、预热器和分解炉系统、三次风管道以及冷却机的中温区内，所有衬里表面温度小于等于1200的部位采用粘土质耐火材料，包括系列耐火砖、耐碱浇注料和普通粘土砖等。在长窑窑筒体的预热分解部位可以采用粘土砖工作层及高温隔热砖组成的复合衬里。在非窑筒体的不动设备内除工作层材料已见上述外，一般都用隔热材料做隔热层衬里，包括硅酸钙板、耐火纤维材料、隔热砖和轻质注料，可根据所有设备的要求以及这些材料的性质适当选用。燃烧器外保护衬一般选用低水泥刚玉质耐火浇注料、高铝质耐火浇注料以及刚纤维增强耐火浇注料等。18.回转窑中窑皮的作用是什么？答：减少砖内因温差造成的内应力。减少受化学侵蚀的几率。减缓热震的幅度。 窑皮的存在还可减少高温对碱性砖的烧蚀和在高温状态下对耐火砖的磨蚀。19.耐火材料可以分为酸性、中性和碱性耐火材料，各自定义是什么？ 答：酸性耐火材料：含有相当数量的游离二氧化硅（SiO2）。硅质耐火材料酸性最强。中性耐火材料：按其严格含义来说是碳质耐火材料，高铝质耐火材料是偏酸而趋于中性的耐火材料，铬质耐火