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多数耐火骨料颗粒为多相多晶物料,因此耐火骨料颗粒形状既与材料本身的各相晶体结构,结晶习性和杂质含量有关,也与材料的加工处理方法有关。如采用电熔法制得的莫来石,因莫来石是从熔体中析出来的,多为自形晶,故按莫来石的结晶习性,多呈柱状多晶聚集体,破碎时是沿着结合力较差的长度方向晶界断裂、破碎后的颐粒也多呈柱状多晶颗粒。而烧结法制得的莫来石,因晶体的发育生成受到周围环境的制约,有针状、柱状、板状和粒状等形态,而且是无规则的互相穿插生长,因而破碎后的颗粒无规则形态,有片状、针柱状、梭角状等形态。另一方面,破碎后的耐火骨料颗粒形态还与材料本身的致密度和破碎方式有关。如对特致密和高致密的高铝矾土熟料而言,如果采用冲击式的或挤压式的破碎方式,破碎出来的骨料颗粒多呈片状或梭角状;如果采用研磨式的破碎方式,则多呈不规则的粒状或近圆球状。因此要制取较适合不定形耐火材料的骨料颗粒形状应选用较合适的破碎方式。
当浇注料加入高铝水泥后,物料流动度是相同的,但是用水量是不同的。骨料颗粒级配较好,水用量就会少,体积密度会增大,显气孔率就越小。而且常温和烧后耐压强度也会较高,当细骨料较多时,其颗粒表面积增加,这时就需要加入较多的水泥和粉料,才能包裹住骨料且骨料间不密实,虽说水泥加入量越高,水用量也增多,但是一定要包裹住才行,也就是配比合理才重要,这样才能不使耐火浇注料性能降低。
耐火骨料颗粒级配一般是三级级配,两头大中间小为优良级配。在耐火骨料破碎时,应控制大、中、小颗粒间的比例,防止过大的颗粒发生偏析,以便配制成更加致密的浇注料。
抗热震性
粗粒度骨料在温度急剧变化时,由于其热膨胀系数相对较大,颗粒之间容易产生微小的裂缝,这些裂缝可以缓解热应力,从而提高耐火材料的抗热震性。
细粒度骨料在受热时,热应力集中在较小的区域内,容易导致材料内部产生裂纹,降低抗热震性。但适量的细骨料可以改善材料的致密性,提高其抵抗热冲击的能力。因此,合理搭配粗细骨料的粒度,才能使耐火材料具有良好的抗热震性。
按化学组成分类
硅质骨料:主要成分是二氧化硅(SiO₂),如石英砂、硅石等。硅质骨料具有高耐火度、低膨胀系数和良好的耐磨性,常用于玻璃窑、焦炉等耐火材料中。
铝质骨料:以氧化铝(Al₂O₃)为主要成分,包括铝矾土、刚玉等。铝质骨料具有较高的耐火度、良好的热稳定性和抗侵蚀性,广泛应用于冶金、化工、建材等行业的高温炉窑中。
镁质骨料:主要成分为氧化镁(MgO),如菱镁矿、海水镁砂等。镁质骨料具有良好的耐高温性能、抗碱性渣侵蚀能力和高温强度,常用于碱性转炉、电炉炉衬等耐火材料中。
白云石质骨料:主要成分是碳酸钙镁(CaMg (CO₃)₂),经过煅烧后得到白云石砂。白云石质骨料具有较好的抗渣性和耐火度,常用于钢铁冶金行业的盛钢桶、中间包等耐火材料中。
锆质骨料:主要含有氧化锆(ZrO₂),如锆英石砂。锆质骨料具有高熔点、低热导率和良好的抗热震性,常用于陶瓷、玻璃等行业的高温窑炉中,可提高耐火材料的抗侵蚀性和隔热性能。
耐火骨料按材质分有粘土质、高铝质、刚玉质、硅质、镁质、镁铝尖晶石质耐火骨料等。
按气孔率分可分为致密骨料(又称重质骨料)和轻质骨料(又称多孔骨料)。致密骨料系指气孔率不大于30%的骨料。致密骨料又可分为特致密骨料,高致密骨料和普通致密骨料。轻质骨料系指气孔率大于45%的骨料。轻质骨料又可分为普通轻质骨料、超轻质骨料和特种轻质骨料(如氧化铝、氧化锆空心球)。
耐火骨料的粒度对耐火材料的性能有着多方面的影响,具体如下:
体积密度
粒度较粗的骨料,颗粒之间的孔隙较大,若只使用粗骨料,会导致耐火材料的体积密度较低。
适当加入细粒度的骨料,可以填充粗骨料之间的孔隙,使耐火材料的体积密度增大。但如果细骨料过多,可能会导致颗粒堆积过于紧密,气孔率反而增加,体积密度下降。
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