粘土质耐火材料
耐火材料概论知识点总结
硅砖的应用：是焦炉、玻璃熔窑、高炉热风炉、硅砖倒焰窑和隧道窑、有色冶炼和酸性炼钢炉及其它一些热工设备的良好筑炉材料。
粘土质耐火材料的原料软质粘土生产过程中通常以细粉的形式加入，起到结合剂和烧结剂的作用。
苏州土和广西泥是我国优质软质粘土的代表。
硬质粘土通常以颗粒和细粉的形式加入，前者起到配料骨架的作用，后者参与基体中高温反应，形成莫来石等高温形矿物。
结合剂水和纸浆废液粘土质耐火材料制品原料来源丰富，制造工艺简单，产量很大，广泛用于各种工业窑炉和工业锅炉上。
如隧道窑，加热炉和热处理炉等的全部或大部分炉体，排烟系统内衬用耐火材料，其中钢铁冶金系统是粘土质耐火材料制品的大用户，用于盛钢桶，热风炉、高炉、焦炉等使用温度在1350℃以下的高温部位。
铝矾土的加热变化a. 分解阶段（400~1200℃）b 二次莫来石化阶段（1200~1400℃或1500℃）二次莫来石化时发生约10%的体积膨胀c. 重结晶烧结阶段（1400~1500℃）。
• 高铝质耐材的应用• 由于高铝质耐火材料制品的优良性能，因而被广泛应用于高温窑炉一些受炉气、炉渣侵蚀，温度高承受载荷的部位。
例如高铝风口、热风炉炉顶、电炉炉顶等部位。
• 硅线石族制品具有较高的荷重软化温度、热震稳定性好、耐磨性和抗侵蚀性优良，因此适用于钢铁、化工、玻璃、陶瓷等行业，如用作烟道、燃烧室、炉门、炉柱、炉墙及滑板等。
在高炉上，为确保内衬结构的稳定性、密封性，避免碱性物的侵入和析出，或风口漏风，在出铁口、风口部位，选择内衬大块型组合砖结构的硅线石族耐火材料，延长了使用寿命。
• 莫来石制品的抗高温蠕变、抗热震性能力远远优于包括特等高铝砖在内的其它普通高铝砖 ，广泛应用于冶金工业的热风炉、加热炉、钢包，建材工业的玻璃窑焰顶、玻璃液流槽盖、蓄热室，机械工业的加热炉，石化工业的炭黑反应炉，耐火材料和陶瓷工业的高温烧成窑及其推板、承烧板等窑具。
刚玉耐材的原料氧化铝所有熔点在2000℃以上的氧化物中，氧化铝是一种最普通、最容易获得且较为便宜的氧化物。
粘土砖、粘土质耐火泥、粘土质浇注料理化指标
指标
Al2Ｏ3％≥
40
常温耐压强度Mpa
110℃X24h≥
1400℃X3h≥
30
65
粘结时间min
1-3
粒度组成%
-1.0mm+0.5mm≤
-0.074 mm≥
1002
50
耐火度℃≥
1730
体积密度g/cm3
2.2
重烧线变化率%
1400℃X3h烧后
±0.5
最高使用温度℃
1400
耐火材料清单及技术指标和/或要求
项目
指标
耐火度
1730℃
0.20MPa荷重软化开始温度
1350℃
显气孔率
23
常温耐压强度
25 MPa
重烧线变化1400℃2h
－0.5～0.1
尺寸偏差及外观质量
断面层裂长度
规格
指标
层裂宽度≤0.25 mm
不限制
层裂宽度0.26～0.5 mm
≤40 mm
层裂宽度＞0.5mm
砖长＞350 mm：±3.0mm
粘土质耐火泥
项目
指标
Al2Ｏ3％≥
38
冷态抗折粘结强度Mpa
110℃干燥后≥
1200℃X3h烧后≥
1.0
3.0
粘结时间min
1-3
粒度组成%
-1.0mm+0.5mm≤
-0.074 mm≥
1002
50
耐火度℃≥
1690
线变化率%
1200℃X3h烧后
-1～-3
粘土质浇注料
不允有
熔洞直径
工作面：＜2 mm
非工作面：＜5 mm
扭曲
砖长＜345 mm：＜2 mm
粘土质耐火材料
半硅质耐火材料 半硅质制品是指 Al2O3 含量 15 ～ 30 ， /SiO2 含量大于65％的半酸性耐火材料，用半硅质高 岭土，原生高岭土或腊石组成。 半硅砖的特点： 1》、具有不太大的膨胀性 2》、良好的抗渣侵蚀能力 半硅质制品的生产工艺以及工艺中应注意 的问题。 半硅质制品与粘土制品没有原则上的区别。
2》、粉料的制备 将拣选后的焦宝石熟料欠火料。混级料 及生料（K六石），经鄂破破粉碎后，分别入 球磨机细磨，结合粘土拣选后也用球磨机细磨， 所有粉料粒度应保证200目大于90％，并将细 磨后的细粉经严格除铁后，分别堆放在原料池 内备用。 3》、结合剂的配制 结合剂配制的加料顺序为水＋木质素磺酸 钙粉，待木质素磺酸钙粉与水充分溶解后即可 使用，通常结合剂的比重为1.25左右。 4、配料及混碾 1》混料配比
停火 24 小时风为益。 7、出窑 1》、装、拉、卸砖时小心轻放，避免将成品 砖角、棱碰掉。 2》、砖出窑后分批、分类堆放
四、粘土制品的性质 粘土制品的性质在较大范围内波动。这是因为 粘土制品的化学波动范围大，以及生产工艺差别所 致。 粘土制品的耐火度波动于 1580 ～ 1770 ℃，它主 要取决于制品的化学组成，随 SiO2/Al2O3 的增大而 提高，容积杂质，特别是碱金属氧化物的增多将显 著降低制品的耐火度。 荷重软化温度主要取决于制品中铝含量及杂质含量， 通常为了提高其荷重软化温度采取如下措施： 1》、适当提高烧成温度，使制品具有致密结构 2》、采用高基质（基质中Al2O3含量接近莫来石的 组成）组成结构特征的配料。
(三)、粘土的化学组成 粘土是多种含水硅酸盐矿物的混合物（含有 SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、等）。主要化学组 成是SiO2和Al2O3两种氧化物，粘土中SiO2/Al2O3 越接近高岭石的理论值时，其纯度越高，粘土中 高岭石含量越多，其质量越优，烧结熔融范围越 广。 (四)、耐火粘土的工艺特性 耐火粘土的工艺特性主要有分散性、可塑性、 结合性和烧结性。这些性质主要取决于矿物的组 成和颗粒组成，与粘土质耐火材料的制造工艺密 切相关。
耐火原材料镁质粘土和球粘土的应用领域、组成和性能揭秘
耐火原材料镁质粘土和球粘土的应用领域、组成和性能揭秘球粘土球粘土最早是指可塑性极强、颗粒细微、在水中易分散，烧后黄或白色，与褐煤共生的铝硅酸盐沉积矿物。
球粘土于1680年首先在英国发现，开采时为了装上马车运输，将其滚成重约33磅的球体干燥，故成为球粘土。
名称来源于英国。
球粘土在世界上很多地方都有发现，英国和美国的较为著名。
我国近些年也发现了质量优良的球粘土矿。
球粘土一般程浅灰到黑灰色，也有程白色的，烧后程淡色而与高岭土不同。
化学组成：球粘土的化学组成波动较大，氧化铝17-35，氧化硅45-74，但其氧化铁、氧化钛含量通常明显高于高岭土，氧化铁在1-1.6，氧化钛1-1.4。
我国广西维罗等地球粘土氧化铁含量较低，一半小于0.7，是优质球粘土。
矿物组成：球粘土的主要矿物是高岭石，次要矿物为蒙脱石、埃洛石(多水高岭石)及伊利石，云母、石英及有机质如褐煤也经常出现。
在商业可用的球粘土中，主要矿物含量为：高岭石20%-95%，伊利石5-45。
石英1-70。
南宁球粘土中绝大部分为无序高岭石，石英含量在2一下。
英国球粘土中无序高岭石、云母类矿物与石英的比例为4：2：1。
伊利石也称水云母，由云母向高岭石(或蒙脱石)的过渡产物，确切的说为云母类粘土矿物。
球粘土中常见有少量的伊利石-蒙脱石间层款顾问或蒙脱石。
他们使粘土细粒增加并提高可塑性，湿坯强度也增大，但干燥收缩也变大，蒙脱石中含有少量的铁，对产品的烧后颜色有影响。
研究者认为，少量的伊利石或云母存在于球粘土中是有利用价值的。
粒度组成：无论从理论还是实践中，球粘土的粒度总要比耐火粘土和高岭土细。
粒度细微是球粘土可塑性好、烧结温度低的前提，一般2微米以下颗粒占75%以上。
在同一矿区中，细粒部分越多，氧化铝含量越高。
可塑性是球粘土的最重要物理性质。
耐火材料用粘土的可塑性顺序为球粘土大于耐火粘土大于高岭土。
球粘土的可塑性指数一般近于或大于20%，而耐火粘土和高岭土通常小于20%。
耐火粘土的用途
耐火粘土的用途耐火粘土是一种可以承受高温的粘土材料，常被用于制作耐火炉、火炉衬里、炉墙和炉顶等部件。
此外，耐火粘土还可用于制作耐火模型、工业窑炉隔热材料、建筑材料等。
下面就来详细介绍一下耐火粘土的用途。
1. 制作耐火炉和火炉衬里耐火炉和火炉衬里是耐火粘土最主要的用途之一。
因为常规的炉壁材料如砖头、混凝土等无法承受高温，所以需要将耐火粘土铺贴在内部。
它能够承受高温下的腐蚀和磨损，同时还能够经受火炉的扩张和收缩。
使用耐火粘土制作的炉子比普通炉子寿命更长，而且可靠性更高。
2. 制作工业窑炉隔热材料在工业领域，高温炉子是非常常见的设备，如钢铁、陶瓷、电子、玻璃制造等。
这些设备需要耐高温、耐腐蚀、隔热性好的材料来制作，而耐火粘土正好符合这些要求。
因此，它常被用作窑炉壁、窑炉顶等隔热用材料。
3. 制作建筑材料随着现代建筑技术的发展，建筑材料也逐渐升级，而耐火粘土作为一种环保、耐热的材料已经逐渐被应用于建筑领域。
比如，可以用它来制作墙砖、门楣和窗台等部件，这些都能够适应高温环境下的使用。
4. 制作耐火模型耐火粘土不仅可以用于制作大型的耐火炉和建筑材料，还可以用于制作小型的耐火模型，如火车模型、玩具汽车、玩具建筑等。
因为耐火粘土质地柔软，可塑性好，模型可以根据需要任意塑造，而且经过加热后可以使模型更具韧性和硬度。
总之，耐火粘土在现代工业、建筑和生活中应用广泛。
随着科学技术的不断进步，人们对于耐火粘土的要求也在不断提高。
因此，未来耐火粘土可能会在更多领域得到应用，并发挥更大的作用。
粘土质耐火砖的理化指标
指标
尺寸允许偏差
尺寸≤150
+1，-3
尺寸151~300
+2，-4
尺寸＞300
±1%
标准中对砖的断面裂纹规定为：
1、层裂宽度不大于0.25mm时，长度不限制；
2、层裂宽度为0.26~0.50mm时，长度不大于40mm；
3、层裂宽度大于0.5mm时，不准有。
-0.5
+0.2
-0.5
+0.2
-0.5
显气孔率/%
不大于
22
24
26
24
26
24
26
28
常温耐压强度/MPa，≥
300
250
200
200
150
200
150
150
抗热震性/次
N-2b、N-3b必须进行此项检验，将实测数据在质量证明书中注明
粘土质耐火砖的尺寸允许偏差及外观（mm）
项目
指标
尺寸允许偏差
尺寸≤100
±2
尺寸101~150
±2.5
尺寸151~300
±2%
尺寸301~400
±6
扭曲
长度≤230
不大于
2
长度231~300
2.5
长度301~400
3
缺棱、缺角深度
7
溶洞直径
7
渣饰厚度＜1
在砖的一个面允许有
裂纹宽度
宽度≤0.25
不限制
宽度0.26~0.50
60
宽度＞0.5
不准有
焦炉砖的尺寸允许偏差（mm）
N-3b
N-4
N-5
N-6
耐火度/°C
不低于
耐火材料骨料的主要成分
耐火材料骨料的主要成分
耐火材料骨料的主要成分根据其类型的不同而有所差异。
以下是一些常见类型的耐火材料骨料及其主要成分：
粘土骨料：主要由高岭土和沸石等矿物质组成，具有良好的粘结性和耐高温性能。
煤质骨料：主要由焦炭和石墨烯等组成，具有较高的硬度和耐压性能。
硅质骨料：主要由石英等矿物质组成，具有较高的耐磨性能和化学稳定性。
碳化硅骨料：主要由碳化硅等材料组成，具有较高的耐高温性能和机械强度。
莫来石骨料：主要由莫来石等矿物质组成，具有较高的耐磨性能和耐高温性能。
这些骨料在耐火材料中起到主要作用，决定了耐火材料的性质和应用领域。
不同的耐火材料可能需要不同类型的骨料以达到所需的性能。
耐火粘土的用途
耐火粘土的用途耐火粘土是一种特殊的粘土，它具有耐高温、抗腐蚀、抗氧化等优异性能，因此被广泛应用于各种工业领域中。
下面将从几个方面来介绍耐火粘土的用途。
一、冶金工业领域耐火粘土在冶金工业中的应用非常广泛，主要用于制造高炉、转炉、电炉、钢包等冶炼设备中的耐火材料。
这些设备所用的耐火材料需要具备抗高温、耐腐蚀、抗冲击等特性，而耐火粘土正是满足这些要求的理想材料之一。
它可以制成各种形状的砖块、板材、管道等，用于构建冶炼炉体，同时还可以用于修补和更新炉体。
二、建筑工业领域在建筑工业领域，耐火粘土主要用于制造高温炉窑、火炉、烟道等设备中的耐火材料。
由于耐火粘土具有防火、隔热、耐腐蚀等特性，因此在建筑工业中也有广泛的应用。
例如，很多钢铁厂、火力发电厂、水泥厂、陶瓷厂等工厂所用的高温烟道、热风炉、窑炉等，都需要使用耐火粘土制成的耐火材料。
三、化工工业领域在化工工业中，耐火粘土主要用于制造化工反应器、炉窑、管道等设备中的耐火材料。
这些设备需要具备防腐、防蚀、耐高温等特性，而耐火粘土正是满足这些要求的理想材料之一。
它可以制成各种形状的砖块、板材、管道等，用于构建化工设备，同时还可以用于修补和更新设备。
四、能源工业领域在能源工业中，耐火粘土主要用于制造炉窑、热风炉、锅炉、窑炉等设备中的耐火材料。
这些设备需要具备防火、隔热、耐高温等特性，而耐火粘土正是满足这些要求的理想材料之一。
例如，很多热电厂、炼油厂、化肥厂、煤化工厂等工厂所用的锅炉、热风炉、窑炉等，都需要使用耐火粘土制成的耐火材料。
耐火粘土是一种非常重要的材料，在工业生产中有着广泛的应用。
它具有耐高温、抗腐蚀、抗氧化等优异性能，可以制成各种形状的砖块、板材、管道等，用于构建各种耐火设备，同时还可以用于修补和更新设备。
随着工业生产的不断发展，耐火粘土的应用领域也将越来越广泛。
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粘土质耐火材料
摘要粘土质耐火材料是指Al2O3的质量分数为30%～46%的耐火材料。
粘土质耐火材料为弱酸性制品，因其资源丰富，生产工艺简单，成本低，故应用广泛。
本文从粘土质耐火材料的化学组成、分类、生产加工等方面来阐述粘土质耐火材料，以便于在生产中推广应用。
关键词粘土质；耐火材料
1粘土耐火材料化学组成及其相平衡
粘土制品的高温性能主要取决于制品的化学矿物组成。
所以利用Al2O3-SiO2二元相图，从理论上可以了解粘土制品的理论相组成及其随化学组成和温度的变化规律，对指导粘土质耐火制品的生产和使用有着十分重要的意义。
从Al2O3-SiO2二元相图可以看出，粘土质耐火材料常温下平衡相为方石英和莫来石（3Al2O3-2SiO2），莫来石的理论组成为71，8% Al2O3和28，2% SiO2，熔点为1 850℃。
温度升高1 595℃时有低熔点共晶成分的熔融物生成。
其共晶成分为5，5% Al2O3和94，5% SiO2。
粘土质耐火材料中常含有Fe2O3，TiO2，CaO，MgO，K2O，Na2O等5～6种杂质。
随着这些杂质的质量分数的增加，制品内形成液相的温度降低，冷却到1595℃以下也不能完全转变为结晶相。
有一部分则转变成非晶质的玻璃相，使制品的耐火性能降低。
2粘土耐火制品的分类
粘土耐火制品主要有粘土砖和不定形耐火材料。
粘土耐火制品因其生产简便，价格便宜，广泛应用于高炉、热风炉、均热炉、退火炉、锅炉、铸钢系统以及其他热工设备，是消耗量较大的耐火制品之一。
2.1 粘土砖分为普通粘土砖、多熟料粘土砖、全生料粘土砖和高硅质粘土砖等品种
1）普通粘土砖指Al2O3的质量分数为36%～42%的品种，产量高，用途广。
普通粘土砖由可塑性强、分散性大的软质粘土与一部分粘土熟料配制而成，概括地分为粘土一熟料砖和高岭土一熟料砖。
按耐火度的高低，将粘土质耐火制品划分为四个等级：特级品，高于1 750℃；一级品，1 730℃～1 750℃；二级品，1 670℃～1 730℃；三级品，1 580℃～1 670℃；
2）多熟料粘土砖是指含熟料的质量分数80%以上，结合粘土的质量分数20%以下的制品，多熟料粘土砖由于坯料大都处于瘠化状态，在制造过程中不易变形，可以保证砖坯的外形尺寸，使烧成的制品具有较理想的体积密度、力学强度、坑热展性和较高的耐火度；
3）全生料粘土砖也称无熟料粘土砖，是用可塑性低、分散性弱、收缩很小的硬质粘土或叶蜡石制成的。
由于这种原料固有结合水分少，粉碎后虽然吸收了一定的外加水分，仍可保持原有的颗粒组成，因此可以不另加熟料，而且烧成品并不会因没有熟料而产生收缩现象；
4）高硅质粘土砖的主要原料有瘠化粘土（锻烧过的硬质粘土、高岭土或叶蜡石）和天然石英砂。
根据原料类别，高硅质砖可分为石英一高岭石质高硅砖和石英一粘土质高硅砖两种。
前者SiO2的质量分数最高可达75%～80%，耐火度大于1 710℃，显气孔率一般均大于25 %；后者是用含有石英岩的粘土或在烧结
的粘土中加入石英砂配制。
制品的耐火度较低.一般在1 610℃～1 700℃之间。
3 粘土质耐火材科的原科
粘土质耐火材料的原料为耐火粘土。
耐火粘土的矿物组成主要是高岭石，井伴有少量的石英、硫铁矿、金红石、蜡石及有机物等杂质。
耐火愁土的性能主要取决于高岭石，但杂质的危害极大。
其中危害最大的是Fe2O3和TiO2，它们使砖坯在烧成时产生鼓泡、熔洞及黑斑等缺陷，会降低烧成率和制品耐火性能。
因此，上述杂质的质量分数应严格控制在：Ca0+ Mg0小于0.6%～1.5%，Na2O+K2O小于1.5%。
杂质总的质量分数必须小于6%。
高岭石：
高岭石的组成为3Al2O3 .2SiO2.2H20，其理论成分的质量分数为Al2O3 39.48%，SiO246.60%，H2013.92%。
经锻烧后成分为Al2O3 45.87%，Si02 54.12%，硬度较低，一般为1～3，真密度为2.6g/cm3～2.68g/cm3。
实际上，由于含有少量的杂质。
高岭石在燃烧时发生脱水分解、化合、结晶、晶体长大等一系列物理化学变化，并伴有较大的体积变化，一般不能直接用来制造砖坯。
必须在高沮窑内加热胶烧成熟料方可使用。
高岭石在加热缎烧过程中的物理化学变化过程如下：
1）脱水分解。
在450℃～550℃下高岭石发生分解，排除结构水，成偏高岭石。
此过程为吸热反应反应；
2）偏高岭石分解和莫来石化。
当加热温度继续升高时，偏高岭石分解为无定形Al2O3 ～SiO2，加热至900℃～1200℃时便形成莫来石和方石英。
4 粘土耐火制品的生产
4.1 生产流程
粘土耐火制品生产流程的选择。
主要取决于原料的性质或成品的质量要求。
其工艺流程大致有3种：
流程（Ⅰ）是制造一般粘土制品，如粘土砖、浇铸用砖等采取的工艺流程，而流程（Ⅱ）、（Ⅲ）是制造优质粘土制品的工艺。
这两种工艺的不同在于后者是将部分软质粘土以泥浆形式加入泥料中。
多熟料粘土质制品采用这一工艺流程生产，可以显著地改善泥料的成型性能及制品的物理和高温性质。
4.2 原料准备
主要是粘土熟料的制备和结合粘土的制备。
其中，熟料的制备是将耐火粘土原料经高温缎烧制成各级颗粒料和细粉，结合粘土的制备是将粘土粗碎、干操、细磨成粉及调浆。
4.3 配料、混练与成型
以短烧的耐火粘土熟料为瘠料，配以一定比例的结合粘土，制成混合料。
混合料中熟料所占比例多，称为多熟料制品。
此种制品体积稳定性高，其他性质也较好，但需要强力成型。
多熟料砖是目前生产与应用最广泛的粘土制品。
4.4 干燥。