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耐火粘土基本性能与杂质的作用

作者:新密市旭升耐火材料有限公司 日期:2020/3/26 15:59:33 人气:69

耐火粘土基本性能与杂质的作用

一、杂质作用及化学矿物组成:

耐火粘土的基本性能取决于其化学矿物组成,耐火材料中的主要矿石为高岭土,当A12O3含量和A12O3/SiO2比值愈接近高岭石矿物的理论值时(A12O3  39.50A/S=0.85),表示此类粘土的纯度越高,粘土中高岭石的含量越多,其质量越优,A/S比值越大,粘土的耐火度就越高,其烧结熔融的范围也就越宽,耐火粘土中均存在一定说亮的杂质矿物 ,主要有铁、石英的化合物,镁和钙的硫酸盐、碳酸盐、母岩残屑、(长石与云母)含TiO2矿物以及有机质,这些杂质矿物,除有机质外均起助熔作用,降低粘土的耐火性能。

1、耐火粘土中铁的含量一般为0.5---3%,粘土中铁的化合物主要有铁的氧化物和氢氧化物(褐铁矿Fe2O3·nH2O、赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4及水针铁矿Fe2O3·H2O)、铁的硫化物和菱铁矿等,这些化合物以细分散状态存在时,若在氧化气氛中煅烧,使铁变成高价氧化铁,可使粘土呈不同颜色,如表1----1所示,若是在还原气氛中煅烧,铁则变成低价氧化铁,则呈现较深的蓝绿色与深绿色等,粘土在煅烧后有时也会呈现黑色,这与铁的含量并无绝对的关联,而是由于氧化铁及碳沉积还原为Fe3O4所致,铁的化合物在以结核体存在时,会使粘土制品产生膨胀、溶洞和过早形成熔疤瓷釉,损害极大,铁的存在还可影响粘土的耐火度,每增加1Fe2O3其耐火度降低10左右,烧结温度越高,粘土制品的外观颜色变化也越大,另外也会对粘土熟料的烧结体积密度产生影响。

1---1软质粘土中铁(Fe2O3)含量及颜色

Fe2O3含量/

0.8

1.3

2.7

4.2

5.5

8.6

10.0

颜色

近白

浅黄

黄色

浅红

红褐

2、粘土中的石英有较多含量的杂质,多以细粒分布在粘土中,其中也有游离砂粒或者大颗粒状态存在,石英不具有可塑性,它会减弱粘土的结合能力和可塑性,粗粒石英与其他杂质接触时,只是形成表面熔化,不会形成玻璃相,对耐火粘土耐火性能影响有限,细粒石英在高温时(1350---1400)容易与粘土中的氧化铁等杂质发生作用而生成溶剂,会降低粘土的耐火性能,若是粘土经煅烧后仍残存有晶态石英,则会对耐火材料的热震稳定性不好。

3、含鈦矿物主要是锐鈦矿、板钛矿、金红石等,粘土中含少量的TiO2可以促进粘土在煅烧时莫来石晶体的形成和发育,而TiO2含量较高(˃4.5)的粘土在煅烧时会出现粘窑情况发生,也对粘土制品的热震稳定性不利。

4、粘土中含镁和钙的硫酸盐、碳酸盐主要是指白云石CaMg2(CO3、方解石CaCO3、石膏(CaCO4·2H2O)等,呈细分散状或结核状,含量很少,溶剂作用比铁的化合物强,加热分解后CaO细粒存在,容易水化,引起砖坯开裂或者产生溶洞,实践得出CaO含量增加1粘土制品的耐火度降低15

5、云母和长石在粘土中是强溶剂,可以使粘土在煅烧过程中产生玻璃相,降低烧结温度,并且使烧结范围变窄,一般要求在K2O+Na2O<1.5---2.0%,粘土中常见的氧化物对粘土耐火度的影响程度如表1---2所列。

1---2氧化物对粘土耐火度的影响程度

加入1%氧化物

CaO

MgO

FeO

TiO2

K2O

MnO

使赛格尔锥降低的因数

0.83

0.67

0.69

0.50

0.56

0.58

6、有机质主要是含碳物质,它可以改善粘土的结合能力与可塑性,含量高时增大粘土的烧失量,会使粘土不易烧结,会增大粘土制品的烧成收缩和气孔率。

二、耐火粘土的工业技术要求:

在耐火材料生产中,软质粘土和半软质粘土通常会用作结合剂,而硬质粘土会经过煅烧后用作耐火骨料,中国冶金行业标准分别对耐火材料结合粘土(ZBQ42001-85)和硬质粘土熟料(YB/T5207-93)规定了技术要求,如表1---3和表1---4所列。

1--3    结合粘土的技术要求

类别

品级

化学成分/%

耐火度/

不小于

可塑性指标

不小于

LPI  /

不小于

A12O3

不小于

Fe2O3

不大于

软质粘土

特护品

一级品

二极品

三级品

33

30

25

20

1.6

2.0

2.5

3.0

1710

1670

1630

1580

15

15

17

17

4.0

3.5

3.0

2.5

半软质粘土

一级品

二级品

三级品

35

30

25

2.5

3.0

3.5

1690

1650

1610

17

17

17

2.0

1.5

1.0

备注:表列化学成分均按生料计算;

1--4  硬质粘土熟料的技术要求

牌号

化学成分/%

体积密度

/ g/㎝3

耐火度

/ ℃

外观杂质

/ %

A12O3

Fe2O3

YNS45

45-50

1.0

2.55

1770

2.0

YNS44

44-50

1.2

2.50

1750

2.5

YNS43

43-50

1.5

2.45

1750

3.0

YNS42

42-50

2.0

2.40

1730

3.5

YNS40

40-50

2.5

2.35

1710

3.5

YNS36

36-42

3.5

2.30

1670

4.0


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