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耐火材料原料的生產流程及制品水分烘干

編輯:耐火磚???瀏覽:???時間:2020-08-26



 
耐火材料制品中水分的意義及烘干 
耐火材料在燒結之前都要有一個預燒干烘的過程,而這個過程也叫做烘干水分的過程。耐火材料中存在3種水分,它們分別是:結構水、結晶水、自由水。結構水什么叫做結構水?礦物中的結構水一般是指呈H+、OH-或H3O+的離子狀態(較常見的是OH-)加入礦物晶構造的。這些離子在礦物晶格中占有一定的位置,其含量一定,結合牢固。只有在600℃~1000℃的條件下,晶格的結構被破壞后,才能逸出。如高嶺石失水溫度為580℃、滑石為950℃、蛇紋石為670℃、氫氧鎂石為410℃。結晶水什么結晶水?水以中性分子(H2O)的形式參加礦物的經晶構造,并占有固定的位置,水分子的數量與礦物中其他成分成簡單整數比的水叫結晶水。結晶水在礦物晶格中結合牢固程度遠比結構水差。一般當受熱達到200℃~500℃時會失水。個別礦物的失水溫度高達600℃。伴隨結晶水的脫失,原礦物的晶體結構要發生破壞或被改造,從而重建的晶格稱為另一種礦物,并引起礦物物理性質的變化。自由水什么叫做自由水?自由水是指不參與礦物的晶格組成,而是以機械吸附的形式存在于礦物中的水,因而含量不定。其中由于表面能作用而吸附在礦物表面和縫隙中的普通水,也叫吸附水。它視其存在狀態又可分為薄膜水、毛細管水、膠體水。吸附水的含量隨溫度的變化而變化。在常壓下,當加熱到100℃~110℃時,可全部從礦物中逸出,但膠體水逸出的溫度較高,約100℃~250℃。此外還有以中性分子形式存在于某些具有層狀結構的硅酸鹽礦物中的層間水,存在于沸石族礦物晶格中的沸石水。它們的性質相似,介于結晶水與吸附水之間。
耐火材料原料的生產流程
一般情況下,耐火材料制備分為原料準備、破碎、配合、混碾、成型、干燥、燒成等步驟。耐火材料的技術人員通過監控原料的質量,正確購買、使用和維護生產設備,優化工藝參數,對加工過程進行隨時的、全方位的監督、調控,才能保證所制耐火材料產品的質量。因此,本文首先介紹耐火材料生產過程中耐火原料的相關準備、處理程序。
一、采選
對于耐火材料,耐火原料是基礎;對于耐火原料,原料開采又是基礎。所以,對于耐火材料聯合企業,保證耐火材料的質量,首先要管理好耐火原料;而要保證耐火原料的質量,首先又要管理好耐火原料礦山。對于一般耐火材料企業,則要嚴格控制進廠耐火原料的質量。根據原料品質的優劣,制成檔次高低不同的產品,分別用于工作條件不同的場合。
1.勘探
一般情況下,耐火材料礦山前期的找礦、地質勘察工作由地質部門完成,生產和勘探則由礦山企業自己去完成。
找礦是通過比較普遍的地質情況調查并找到礦床,查明礦床的分布和埋藏的大致情況,對礦床的價值做出評估,指出有希望的地段,為進一步認識礦床提供依據。探礦是進一步揭露礦床,查明礦床的規模、質量、開采的技術條件,做出礦床的工業評價,為設計、開采提供資料。
地質勘察分為普查、詳查、勘探幾個階段。普查的任務是對發現的礦點進行地質、物探工作,査明是否具有進一步探礦的價值,得到礦床的D+E級儲量,提交普查報告。詳查是對經普查有價值的礦床進行進一步工作,得到C+D級儲量,提交詳查報告??碧绞菍涍^詳査證實有工業價值的礦床進行探礦,提交勘探報告,作為礦山建設可行性研究和設計的依據。
生產勘探是礦床開采期間進行的勘探工作。在礦床開采過程中,利用生產坑道接近或進人礦體的有利條件,進一步對礦體進行圈定,為今后的采礦提供準確、可靠的地質資料。
2.采礦
礦山設計和建設前,采礦需要事先了解礦產資源的儲量、品位,礦體的形狀及其變化趨勢,弄清礦床的埋藏要素,如各個礦體的走向、長度、厚度、傾角、延深。接著,進行礦山設計、礦山建設、生產勘探。后,才是根據勘探結果和礦產需求制訂采掘計劃和進行生產準備。例如,地下礦床的開采分為開拓、采準和回采三個階段。
地下礦床的開采中,開拓是從地表開掘一系列井巷通到到礦體,構成一個完整的行人、運輸、排水、通風系統。采準是在已開拓的階段里,根據采礦技術要求,為大量采掘礦石掘進平巷、橫巷和天井等巷道進一步深入礦體?;夭墒窃谝炎龊貌蓽实牟蓞^里,進行大量采掘礦石的工作。
為保持礦山生產能力的均衡,開拓、采準、回采必須保持一定的超前關系,即開拓要先于采準,采準要先于回采。該超前關系是以開拓、采準、回采巷道所提供的礦量來表示的。一般情況下,礦山要求有3年以上的開拓礦量,1年左右的采備礦量,半年左右的備采礦量。
3.選礦
一般情況下,符合優質原料標準的天然礦產很少。很多情況下,需要對開采出的礦產品進行選礦,提高其純度,才能滿足制備優質耐火材料的需求。選礦首先將礦物集合體粉碎,再利用各種礦物物理、化學性質的差別,將其分離或富集,從而達到提高原料純度的目的。
根據粒度不同進行的選礦,適用于處理含松散小顆粒的原礦物質。如可以利用水力或風力分選,采用淘洗或旋風分離的辦法從中分開砂和黏土。
根據密度不同進行的選礦,適用于處理密度相差大而粒度相差不大的松散物料。如淘洗或氣相沉降中,密度大的物質降落在近處,密度小的物質分散到遠處,從而達到分離礦物的目的。
根據形狀不同進行的選礦,適用于處理含片狀、針狀顆粒的礦物(云母、石墨、石棉等)。這些形狀的顆粒,很難通過圓孔篩。
磁力選礦是利用礦物導磁系數差異進行的選礦。例如,Fe、Ni、Co及其化合物很容易被磁鐵吸引,而很多耐火礦物不被磁鐵吸引。電磁分離法常被利用來除去耐火原料中的含鐵雜質。
電力選礦是利用礦物電導率、介電常數和比電導度等電性能差異進行的選礦。一種電力分選過程為:
①將礦粉送入電選機;
②利用高壓電場使礦粉帶電;
③礦粉下落接觸滾筒;
④導電性好的礦物,將所帶電荷很快傳給滾筒,在重力和離心力的作用下沿滾筒切線落入精礦倉;
⑤導電性中等的物質一定程度上受到滾筒表面異性電荷的吸引,落入中間倉;
⑥導電性差的脈石放電慢,由滾筒帶至尾礦倉上部才被毛刷刷下。
浮游選礦是利用礦物被水潤濕性能不同進行的選礦。浮選過程中,藥劑的作用尤為重要。經過藥劑處理后,礦物被水潤濕的性質可以被改變,需要浮起的礦物可以有選擇性地被吸附在泡沫上面,從而達到分離礦物的目的。浮選的過程:
①破碎礦物集合體,磨制出礦漿;
②調整礦漿和加入浮選藥劑;
③攪拌、充氣生成大量氣泡;
④氣泡的礦化,使被選物質附著在氣泡上面;
⑤刮除泡沫,完成分選。
正浮選是使有用礦物浮起,附著在泡沫表面上而被取走的選礦過程;與之相對,反浮選是使脈石浮起,附著在泡沫表面上而被除去帶走的選礦過程。
化學選礦是利用礦物的化學性質差異進行的選礦?;瘜W選礦的過程:首先,進行準備作業,使原料具有合適的粒度,并盡可能運用物理手段富集礦物;其次,進行化學反應,將有用組分轉變成利于浸出或物理分離的物質;接著,浸出和固液分離;后是凈化作業,得到高品位精礦。
耐火原料的制造中常常組合運用多種手段進行選礦,達到保證礦石質量、提高回收率、合理利用資源、改善環境和保護生態環境的目的。初選指采用重力、磁力和浮選進行初級選別,以除去原礦所含部分脈石、圍巖,得到品位高于原礦的粗精礦中間產品。精選指再選粗精礦得到合格精礦的作業。掃選指提取粗選排出尾礦中所含有用礦物的作業,以提高礦石的回收率。
二、煅燒
煅燒是經高溫處理,使原料充分燒結后,具有穩定的物相組成和牢固的顯微結構,從而具有良好性能的工藝手段。
煅燒過程中,礬土原料完成下述反應。
1.100-120℃干燥、脫水
2.400-1200℃分解
3.1300-1450℃二次莫來石化
溫度約為1600℃時剛玉、莫來石晶粒長大和充分燒結。
充分燒結后,高鋁礬土熟料才具有良好的高溫體積穩定性,制作出的普通高鋁磚、磷酸鹽結合高鋁磚、耐磨磚、特種高鋁磚等耐火材料制品才具有良好的高溫性能、美觀的外形和的尺寸。采用了優質礬土原料以后,低水泥髙鋁澆注料、鋼纖維澆注料等不定形耐火材料也才有低的燒后線變化和較長的使用壽命。
與之類似,對剛玉、莫來石、鎂砂、白云石、合成鎂鋁尖晶石、合成鎂鉻尖晶石等耐火原料也要進行煅燒或電熔等高溫處理。
三、揀選
揀選是把握耐火原料質量的后一道關口。揀選很不起眼,但是對于保證產品質量卻是一項重要的工作。揀選就是用肉眼觀察耐火原料,用手工的方法剔除混在原料中的低品位原料、煤渣以及石塊、泥土、干草、樹枝、塑料等雜物,防止這些物質混入原料,影響產品的使用效果。揀選需要認真負責、富有經驗的技術工人完成。將來,可望開發出具有一定智能的機械人去完成揀選這項工作。
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