原料的加工过程主要有:原料拣选、粉碎、干燥和筛分等工序。
1 原料拣选
原料拣选包括原料拣选和除铁。
(1)原料拣选。原料拣选是为了提高原料纯度,一般需经拣选或冲洗,剔除杂质。原料拣选是根据原料外观特征来进行的,选出混入原料中的杂物。如生料、熔瘤、铁皮、山皮、矸石、焦粒、石灰石、木片和杂质多的料块等。
原料拣选通常在粗碎前进行,粗碎以后在带式运输机皮带上进行的拣选,其拣选效率高,但拣选质量差。
(2)除铁。除铁的目的是降低原料中的铁含量,提高制品的高温性能,减少制品中的熔洞废品。
铁质的主要来源是:(1)原料中的铁质,在拣选时未被选除;(2)原料在被破碎、粉碎过程中由于机械设备的磨损,带人的铁屑或碎铁粒;(3)设备检修时,因修后清扫不净而遗留的铁质等。
除铁的设备多采用永久性磁铁或电磁铁。除铁设备大多安装在带式输送机上或溜槽里。
2 原料的粉碎
2.1 粉碎的原理
进入工厂的原料(生矿石或铝矾土砂、粉),具有多种形状和尺寸,其大小可由粉末状到大于350 mm的大块。大块原料需加工成各种粒度的粉料,才能供配料用。
原料的粉碎就是用机械的方法(或其他方法)对大块原料施以外力,包括挤压、剪切、弯曲、撞击和研磨等作用力,以克服其内部结构力,使原料碎成小块或细粉的过程。因处理物料尺寸大小的不同可分为破碎和粉磨两个阶段。将大块物料碎裂成小块的过程称为破碎,将小块物料碎裂为细末的过程称为粉磨。粉碎过程通常还按以下方法进一步划分:
A 破碎
a,粗碎——将物料破碎到100 mm左右
b,中碎——将物料破碎到30 mm左右
c,细碎——将物料破碎到3mm左右
B 粉磨
a,粗磨——将物料粉磨到0.1mm左右
b,细磨——将物料粉磨到60微米左右
c,超细磨——将物料粉磨到5微米或更小
除采用机械方法进行粉碎外,还有使用爆裂、电水锤、超声波和低声波、热力破碎和等离子破碎等粉碎方法,但目前尚未大规模使用。
影响粉碎的因素很多,不仅与原料本身的结构特性有关,而且与设备的特性、原料的块度和粉碎产物的颗粒度要求密切相关。一般用粉碎比表示物料在粉碎前后颗粒尺寸大小变化的程度,即物料在粉碎前后的平均直径比称为粉碎比(或称为粉碎度)。
生产普通耐火砖所用的颗粒料皆为中碎以后所获得的产品。实际生产中,为了简便地表示和比较各种破碎机的破碎比,一般可用破碎机进料口的有效宽度和排料口宽度的比值来计算。
因为进入破碎机的最大粒度比破碎机进料口的宽度小约15%,才有利于破碎机夹住物料。一般来说,破碎比愈大,则破碎机械的生产能力愈低;原料硬度愈大,破、粉碎能力愈低。
2.2 粉碎作业的流程
根据设备和工艺要求的不同,粉碎作业一般分开路循环系统和闭路循环系统两种方式。
(1)开路循环(开流式)。粉碎设备入料端连续加料,出料端不断出料。一般粉碎比不大的粗碎机(如颚式破碎机),多采用这种粉碎方式,开流式循环流程简单,但物料只经过一次破碎,便要达到要求细度,势必会产生过多细粉,即通常所说的过粉碎现象,它不但会降低粉碎设备的效率,而且不利于提高制品的质量。
(2)闭路循环(闭流式)。粉碎设备人料端连续加料,出料端不断}n料,出料后经筛分机分级,不合格物料(筛上料)再重新进入粉碎机进行破碎。
闭流式循环作业流程复杂,需要很多附属设备,但粉碎效率高,粒度容易控制,能减少原料的过粉碎。
生产中,原料的破碎系统通常采用的是开流式,而粉碎系统则多采用闭流式。将开流式和闭流式流程经输送、给料设备等多种连接组合,则形成了耐火材料厂的破、粉碎系统的工艺流程。
3 原料的干燥
对于耐火材料用结合黏土原料,因季节不同其含水量波动较大,最高可达25%左右。水分含量大的结合黏土原料,在粉碎时会影响粉碎效率,甚至会使粉碎作业无法进行。为了使生产正常进行,通常将结合黏土放在通风良好的仓库贮存。当黏土原料的含水量不大时,可以直接用来粉碎;当水分含量过大时,在粉碎工序前,必须进行原料的干燥。
黏土原料的干燥是以对流干燥为主。干燥介质与原料在干燥设备内直接接触,原料与气流为顺流。其目的是防止结合黏土在干燥温度过高时,使原料中结晶水排除,丧失其可塑性和结合性。
干燥设备多采用转筒干燥器(俗称干燥筒),它是以对流换热为主的干燥设备,一般以热烟气为干燥介质。
转筒干燥器的主体为一个回转的金属圆筒。原料由一端加入,由另一端卸出。干燥介质按顺流与原料进行热交换。筒体是由厚度为10~15 mm的锅炉钢板焊接或铆接而成。筒体的长度一般为8~18 m,直径为1.5~2.4 m,简体长度与直径之比一般为5~8。筒体转速一般为2—5 r/min,筒体倾角为3°~6°。
为了增加原料和热气流的热交换面积,在简体内安装了不同形式的热交换装置,如扬料板、分格板等装置,可使原料扬起后均匀撤布在整个筒体截面上,以增加其传热效果。
干燥筒入口温度一般在700~950℃(不得低于700%)内,方可加料,但应根据当班所干燥的原料类别、水分大小来控制调节入口电振给料机的给料量。并根据给料量的大小来控制加热炉的温度,以确保原料的干燥技术要求。一般入口原料块度不大于50 mm,卸料端原料的水分应小于1.5%,干燥筒出口温度为100~150℃(不得低于100℃),原料在干燥筒内停留时间应小于30 min。
原料干燥后的水分含量原则上应越小越好,但是干燥后的原料的水分太少,在粉碎过程中的粉尘量大,会造成燃料和原料的浪费。一般应根据粉碎设备的性能要求来控制黏土原料中的水分含量。
干燥简停止生产时,应待人口温度降到300。C以下方能停机,以防筒体在高温下变形或损坏。
4 筛分
筛分的目的是将粉碎物料经筛网筛出大于筛网孔径的粗粒,再送人粉碎机内,并把小于筛网孑L径的粉料筛分成几组不同粒级的粉料,供配料使用,从而提高粉碎机的生产能力,故筛分工序在耐火材料生产中占有相当重要的地位。
耐火材料生产用的筛分设备有固定斜筛和各种型号的振动筛。其中振动筛是常用的筛分设备,筛分效率达90%以上。而固定斜筛一般在70%左右,筛分效率较低。
根据配料粒度要求,有单层筛筛分和多层筛筛分。粒级配合允许在较大范围内波动时,采用单层筛分较合适,若产品粒级配合要求严格,采用多粒级配比,中颗粒含量特别低,则采用双层或多层筛分较好。单层筛分工艺流程简单,附属设备少,但粉料在贮料槽内偏析现象严重,使泥料粒度波动大。采用多层筛分,将不同粒级粉料分开,分别贮存,按粒级组成要求进行配合,则泥料粒度组成稳定,有利于稳定和提高制品的质量,但多层筛分的工艺流程较复杂,附属设备较多,选用时要根据制品质量、生产规模及具体生产条件来确定。
耐火材料生产中广泛使用的筛网有冲孔筛板、金属编制筛网等。
筛板和编制筛网的规格,各国大多定有标准,称为筛制。世界各国通用的筛网规格主要有英美的泰勒标准筛制、德国标准筛制和苏联标准筛制等。
耐火材料厂常用的筛网是泰勒制筛网。
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