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耐火材料行業動態

鎂磚

一、鎂磚的生產工藝

按生產工藝的不同,鎂磚可分為燒成鎂磚、不燒鎂磚和再結合鎂磚。其中燒成鎂磚是生產量最大、使用最廣的一種鎂質耐火材料。我國生產的鎂磚,質優價廉,在國際市場上具有很強的競爭力。燒成鎂磚的生產工藝如下。

(1)原料

用于生產燒成鎂磚的原料主要有制磚鎂砂、電熔鎂砂和海水鎂砂。,我國生產的燒成鎂磚主要用前兩種鎂砂制造。我國鎂砂的理化性能取決于菱鎂礦的純度和鎂砂的生產工藝。對鎂砂的要求主要是化學組成和燒結程度。燒結鎂石的化學組成應控制在MgO87%,caO3.5%,SiO25.0%,同時要求鎂砂燒結良好。燒結程度通常用真密度、重燒收縮率和抗水化性來衡量,一般真密度要求大于3.51g/cm3,重燒收縮率一般不超過0.5%,灼減小于0.3%,沒有瘤狀物,黑塊越少越好。也可以根據鎂石的外觀顏色來判斷和分級。純菱鎂礦煅燒后為白色,由于鐵的氧化物的影響,染成褐色、棕褐色或茶褐色。SiO2含量高時呈白黃色,CaO含量高時顯黑色。Fez03含量越高,真密度越大,SiOa含量高時,真密度下降。

為了改變鎂質耐火磚的性質,往往在生產鎂磚的料內加入專門的加入物,如氧化鋁、三氧化二鐵、氧化鈦、組成鎂橄欖石的物質(二氧化硅、蛇紋石、滑石)、輕燒鎂砂和其他礦物等。

(2)顆粒組成

顆粒組成確定的原則應符合最緊密堆積原理和有利于燒結,臨界粒度根據磚型和使用條件的不同而有所區別,但生產鎂磚的料臨界粒度不宜過大,一般選擇在35mm,當耐火磚形較大或要求熱震穩定性較高時,可采用增大臨界顆粒尺寸或增加大顆粒含量的辦法來解決,但增大臨界顆粒尺寸或增加大顆粒含量,會使耐火磚的燒結性能變差。增加細粉含量,或改變下限由0.088mm降為0.066mm,或同時降低顆粒上限,則有利于荷重欹化溫度和燒結性的提高,但會使制品的熱震穩定性下降。粒度配比的選擇,還應考慮到各粒級的平衡,當選擇兩種鎂砂配料時,純度高的優質鎂砂以細粉的形式加入為好,可以提高耐火磚基質的抗渣性和滲透性!绻蜴V磚內加入其他加入物,則應將其破碎至lmm以下,鎂磚的配料成分不宜作硬性規定,每次選擇時,應考慮到原料的質量、現有的生產設備(特別是燒成窯)一及其構造等因素。

(3)配料

將不同顆粒組成的各種物料包括廢磚、結合劑、加入物及水進行配料,在鎂磚的配料中,除了鎂石、結合劑和加入物外,經常還要加入20%以下的廢磚。結合劑可采用亞硫酸紙漿廢液、鹵水、硫酸鎂溶液等,加入量一般在3%左右。、配料內的加入物,不僅對耐火磚的燒結性有影響,而且對耐火磚的其他性能也有影響,如加入物在燒結過程中能形成高熔點的耐火物,則可提高鎂磚的荷重軟化點,如加人物能改善彈性性質(如向鎂磚中加入Al2O3時,則可提高鎂磚的熱震穩定性。如要促進鎂磚的燒結,則要加入Fe2O3或鈦化合物。如要提高泥料的可塑性,有時在配料內加入黏土,但為了在燒成時不致增加耐火磚內液相的數量,在多數情況下,均使用有機材料作為加入物。

(4)混煉

鎂磚的坯料可以在輪碾機或混砂機中進行混煉,輪碾機混出的泥料質量較好,因為它的轉動和碾壓對泥料具有碾揉壓實、預先排氣和預先密實的作用,使泥料混合均勻。其缺點是對顆粒有再粉碎作用,破壞原來的顆粒組成,且產量低;焐皺C的特點與之相反;炝蠒r的加料順序和混料時間為:先加粗顆粒,再加結合劑,混合12min后加細粉,全部混合時間不低于l0min;旌玫哪嗔,根據料中CaO含量的高低,決定是否困料,如料中CaO含量低,且鎂石燒結良好,可不用困料,直接成型。料中CaO含量高,可酌情采取困料工序,以防止磚坯開裂。

(5)成型

鎂石是瘠性料,且坯料水分含量少,一般不會出現因空氣被壓縮而產生的過壓廢品,因此可采用高壓成型,使制品的坯體密度達2.95g/cm3以上,有利于改善耐火磚的性能。為了使磚坯的密度上下均勻,可采用雙面加壓,成型時要先輕后重,多次加壓,充分排氣,防止磚坯因彈性后效而產生層裂,隨著成型壓力的提高,鎂磚燒后的強度、密度和荷重軟化點都提高。鎂磚坯的強度一般都不高,因此,在放置和搬運時,必須特別慎重,一定要輕拿輕放。成型鎂磚模具的設計,應考慮到磚坯的放尺率。普通鎂磚的放尺率:碼磚受壓面為1.5%~2.5%,碼磚非受壓面為0.5%~1.5%,生產高純鎂磚時,因高溫燒成時受縮小,磚坯的放尺率應適當減小。

(6)干燥

鎂磚坯干燥是為了排除坯體結合劑中的物理水,以提高磚坯的強度,減少碼磚和燒成時的廢品。鎂磚在干燥過程時要發生水化,使操作困難增加,如果水化作用進行得很嚴重,由于體積的膨脹,在干燥過程中會出現網狀裂紋。坯體在干燥過程中,所發生的物理化學變化,包括水分的蒸發和鎂石的水化兩個過程,水分排除的最初階段需要較高的溫度,但溫度太高又會加速鎂砂的水化,使坯體開裂,特別是在干燥的后期,由于熱濕傳導的影響大于濕傳導的影響,所以過高的溫度反而不利于水分的排除。在一般情況下,干燥介質的入口溫度控制在100120,廢氣出口溫度控制在4060,為保證坯體在干燥后具有一定的強度,坯體干燥后應保持有0.7%左右的水分。坯體干燥后應及時裝窯,以免吸潮粉化。

(7)燒成

磚坯的碼放對燒成質量有較大影響,裝窯密度越大,隧道窯的效率越高,但隨著裝窯密度的增加,氣體阻力明顯增大,燒成后產生有缺陷的廢品多。對于造成冷卻斷裂廢品,裝窯密度的影響大于冷卻速度的影響。

耐火磚的燒成制度一般包括升溫速度、最高燒成溫度、最高燒成溫度下的保溫時間、冷卻速度和燒成氣氛等。

在燒成制度中,升溫速度或冷卻速度的允許值取決于坯料在燒成或冷卻時所受到的應力作用。這種應力來源于兩個方面:一種主要是由于燒成過程中溫度梯度和熱膨脹或冷卻收縮所造成的,另一種是由于制品內部一系列的物理化學變化、晶型轉變、重結晶、晶體長大等因素造成的。任何制品的燒成制度的確定,都要依耐火磚品種、形狀尺寸和燒成設備的不同而不同。每一種規格的磚坯,都有自己的裝窯模式。

鎂磚的燒成可在倒焰窯或在隧道窯內進行。倒焰窯生產效率低,熱工制度不易控制。隧道窯是生產鎂磚應用最廣泛的熱工設備。鎂磚的荷重軟化溫度較低,高溫時,結合劑已失去作用,所以鎂磚在燒成時,碼垛不宜太高,一般控制在0.8m左右。

鎂磚在燒成過程中所發生的物理化學變化為:

500以前主要是水分的排除和氫氧化物結構水的析出,升溫速度可加快。在5001200之間,結合劑的結合作用已失去,而液相還沒有生成,磚坯的強度較低。12001400時發生固相反應,液相生成,制品開始燒結,但此時磚坯的強度仍然較低,升溫速率不宜太快。1400。C以上方鎂石再結晶,有可能產生塑性變形,此時強度較低,要避免強烈火焰沖擊,升溫要緩慢。15001600時,制品最后燒結。

制品在燒結時,其致密化過程從暴露預熱氣流的外表面開始,如果在此之前,坯體內殘留的炭等物質未完全燃盡,在.1200℃以后,空氣很難再進入坯體內部,多余的殘留炭等在燒成時阻礙材料的燒結,會在制品的中心區形成多孔紅、黑心區,廢品率上升。所以在預熱帶要保持必要的升溫速率和推車制度。

在燒成時,為防止生成FeOMgO固溶體,使氧化鐵生成MF,既能促進燒結,又不顯著降低耐火性,故應采取弱氧化性氣氛燒成。冷卻時,在液相凝固前,磚坯具有良好的緩沖應力能力,冷卻速度可以提高,液相凝固后,磚坯的塑性已消失,為使制品不出現裂紋,應緩慢冷卻。

二、鎂磚的性能與用途

鎂磚的耐火度高達2000以上,而荷重軟化溫度隨結合相的熔點及其在高溫下產生的液相不同而有較大變化。一般鎂磚的荷重軟化開始溫度在15201600℃,而高純鎂磚的荷重軟化開始溫度可達1800。鎂磚的荷重軟化開始溫度與坍塌溫度相差不大,這一點與硅磚有較大的區別,這是因為鎂磚的主要相組成是方鎂石,但方鎂石晶體在鎂磚內并不結晶網絡骨架,而是被結合物所膠結。因此,結合物的性質決定著鎂磚的高溫結構強度。在普通鎂磚中,作為結合物的一般是鈣鎂橄欖石和鎂薔薇輝石等低熔點的硅酸鹽相,雖然構成鎂磚的方鎂石晶粒熔點較高,但有在1500左右開始熔化的硅酸鹽相存在,且其液相在高溫下黏度很小,所以,反映出普通鎂磚荷重變形溫度與坍塌溫度相差不大,但與耐火度有較大的區別。而高純鎂磚的荷重軟化開始溫度可達1800,主要是由于方鎂石晶粒問的結合物是鎂橄欖石或硅酸二鈣,且其與MgO所形成的低共熔物的熔融溫度高,晶體間的品格強度大和高溫下的可塑變形小,晶體顆粒結合良好。

鎂磚在10001600下的線膨脹率一般為1.0%~2.0%,并近似成線性。在耐火制品中,鎂磚的熱導率僅次于含碳磚。它隨溫度的升高而降低。在1100水冷的條件下,鎂磚的熱震次數僅為12次。鎂磚對CaO和鐵氧的堿性渣抵抗能力強,但對含Si02等酸性渣的抵抗能力弱,因此在使用時不能與硅磚直接接觸,一般要用中性磚隔開。常溫下,鎂磚的導電率很低,但在高溫時,其導電性將不可忽視。鎂磚的性能,因采用的原料、生產設備、工藝措施等不同而有較大的區別。

鎂磚因高溫性能好、抗堿性渣能力強,被廣泛應用于鋼鐵工業的煉鋼爐襯、鐵合金爐、混鐵爐、有色冶金工業爐、建材的石灰窯、玻璃工業蓄熱室格子體和換熱器、耐火材料工業的高溫煅燒窯及隧道窯等。

相關產品:“堿性耐火磚





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