耐火材料原料的煅烧指的是将天然矿物或人工合成料采用烧结法的加工。天然矿物加工的有:黏土熟料、高铝矾土熟料、镁质原料、烧结白云石等;人工合成料主要有:合成莫来石、烧结氧化铝、镁铝尖晶石砂、镁铬尖晶石砂等。今天河南耐火材料厂介绍比较典型的硬质黏土或高铝矾土煅烧,镁砂煅烧及合成镁铝尖晶石砂煅烧。
一、黏土熟料或高铝矾土熟料的生产工艺
硬质黏土和高铝矾土由于Al2O3的含量不同,其煅烧温度也有一定差异,且矿物组成和性能也不一样。所以原料矿物必须分级开采、分级贮运、分级加工煅烧。
为了充分利用资源,对于混级料可以采取粉碎、混匀(必要时应设粉料空气搅拌库)、压球或成球或挤压成型工艺。
合成熟料(如烧结合成莫来石、烧结氧化铝)多采用工业氧化铝和铝矾土为原料,以半干法或湿法进行预处理(如半干法的压球或成球工艺,可塑法的挤泥成坯和湿法的磨碎、压滤、成坯工艺等预处理),再经高温煅烧而成。
在对铝矾土分级的基础上,熟料的质量取决于煅烧温度,通常煅烧温度应达到或略高于矾土的烧结温度,以保证熟料达到充分烧结和尽可能高的密度,并使二次莫来石化和烧结收缩在煅烧过程中完成。
煅烧一般选择竖窑或回转窑工艺。对中小企业宜选用竖窑煅烧,对规模较大、年产量超过数万吨的宜选用竖窑和回转窑相结合的煅烧工艺,也可以单独选用回转窑煅烧工艺。
入窑前的硬质黏土、高铝矾土要经筛分处理,筛除大于粒度上限和小于粒度下限的料,仅使筛中料进入窑内。大块料易于生烧,小块料易带入杂质或影响窑的气流阻力(如对于竖窑),这些都影响窑的正常操作和煅烧产品的质量。
耐火黏土煅烧温度为1350~1400℃,高铝矾土为1500~1700℃。
二、烧结镁砂的生产工艺
不同级别的菱镁矿,因MgO含量不同,其生产工艺、煅烧温度也不一样。煅烧工艺根据生产规模、原料理化性能、煅烧产品品种、装备水平等因素确定。
煅烧工艺有一步煅烧和两步煅烧两种。一步煅烧是将天然矿石破碎成一定颗粒,或矿粉制成的坯料(或球料)入高温窑煅烧成镁砂。两步煅烧是将菱镁矿先经900~1100℃轻烧,即第一步煅烧成轻烧氧化镁,再经细磨,其细度达到小于0.044mm的料大于90%,再经高压成球,最后将合格球料加入高温窑,在1900℃以上的温度下进行第二步煅烧成镁砂。两步煅烧工艺一般用于难烧结的高纯料或加入其他成分生产合成砂。
第一步轻烧的温度要控制恰当,以利于生成活性度较高的轻烧粉。增加细磨细度也可以增加氧化镁粉的活性度。再加上加大成球压力,制得高密度的球坯料。这些都可以降低煅烧温度,生产体积密度较高的优质烧结镁砂。
轻烧设备可以选用多层炉、悬浮炉、沸腾炉、反射炉等。
轻烧氧化镁粉成球采用高压压球机干压成球。
煅烧设备常用竖窑、回转窑。
三、烧结合成镁铝尖晶石砂的生产工艺
镁铝尖晶石的理论组成是MgO 28.33%,Al2O3 71.67%。实际生产中的镁铝合成砂有高纯合成砂和天然原料合成砂两种。本文介绍天然原料合成砂工艺。
(一)原料主要用轻烧氧化镁和高铝矾土。轻烧氧化镁和高铝矾土原料中SiO2、Fe2O3、CaO、K2O、Na2O等都是杂质成分,其量尽量少,因为它们在合成砂中形成低熔物和膨胀系数大的矿物,降低合成砂中尖晶石含量和耐火性能。
(二)原料加工及压球轻烧氧化镁经过细磨(一般使用磨粉机),其粒度越细越好,一般希望能达到小于0.044mm的料大于90%,将有利于烧结反应而制得烧结性能好的料。高铝矾土来料一般为块状,需经粗破碎(一般用颚式破碎机)、细碎(一般用反击破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机等)、再用管磨机等细磨设备磨细。为达到轻烧氧化镁和高铝矾土混合均匀,一般通过共同磨细,即在磨机前把轻烧氧化镁粉和高铝矾土按比例称量配料,必要时再经搅拌机预混,再送入磨机共同磨细。磨细的料经高压压球机压制成球。
(三)煅烧球料进入高温窑煅烧。根据煅烧料的特性选择采用回转窑或竖窑。煅烧温度与原料纯度、氧化铝含量等有关,一般在1800~1900℃左右。
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