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耐火材料原料的生产流程及制品水分烘干

编辑:耐火砖   浏览:   时间:2020-08-26



 
耐火材料制品中水分的意义及烘干 
耐火材料在烧结之前都要有一个预烧干烘的过程,而这个过程也叫做烘干水分的过程。耐火材料中存在3种水分,它们分别是:结构水、结晶水、自由水。结构水什么叫做结构水?矿物中的结构水一般是指呈H+、OH-或H3O+的离子状态(较常见的是OH-)加入矿物晶构造的。这些离子在矿物晶格中占有一定的位置,其含量一定,结合牢固。只有在600℃~1000℃的条件下,晶格的结构被破坏后,才能逸出。如高岭石失水温度为580℃、滑石为950℃、蛇纹石为670℃、氢氧镁石为410℃。结晶水什么结晶水?水以中性分子(H2O)的形式参加矿物的经晶构造,并占有固定的位置,水分子的数量与矿物中其他成分成简单整数比的水叫结晶水。结晶水在矿物晶格中结合牢固程度远比结构水差。一般当受热达到200℃~500℃时会失水。个别矿物的失水温度高达600℃。伴随结晶水的脱失,原矿物的晶体结构要发生破坏或被改造,从而重建的晶格称为另一种矿物,并引起矿物物理性质的变化。自由水什么叫做自由水?自由水是指不参与矿物的晶格组成,而是以机械吸附的形式存在于矿物中的水,因而含量不定。其中由于表面能作用而吸附在矿物表面和缝隙中的普通水,也叫吸附水。它视其存在状态又可分为薄膜水、毛细管水、胶体水。吸附水的含量随温度的变化而变化。在常压下,当加热到100℃~110℃时,可全部从矿物中逸出,但胶体水逸出的温度较高,约100℃~250℃。此外还有以中性分子形式存在于某些具有层状结构的硅酸盐矿物中的层间水,存在于沸石族矿物晶格中的沸石水。它们的性质相似,介于结晶水与吸附水之间。
耐火材料原料的生产流程
一般情况下,耐火材料制备分为原料准备、破碎、配合、混碾、成型、干燥、烧成等步骤。耐火材料的技术人员通过监控原料的质量,正确购买、使用和维护生产设备,优化工艺参数,对加工过程进行随时的、全方位的监督、调控,才能保证所制耐火材料产品的质量。因此,本文首先介绍耐火材料生产过程中耐火原料的相关准备、处理程序。
一、采选
对于耐火材料,耐火原料是基础;对于耐火原料,原料开采又是基础。所以,对于耐火材料联合企业,保证耐火材料的质量,首先要管理好耐火原料;而要保证耐火原料的质量,首先又要管理好耐火原料矿山。对于一般耐火材料企业,则要严格控制进厂耐火原料的质量。根据原料品质的优劣,制成档次高低不同的产品,分别用于工作条件不同的场合。
1.勘探
一般情况下,耐火材料矿山前期的找矿、地质勘察工作由地质部门完成,生产和勘探则由矿山企业自己去完成。
找矿是通过比较普遍的地质情况调查并找到矿床,查明矿床的分布和埋藏的大致情况,对矿床的价值做出评估,指出有希望的地段,为进一步认识矿床提供依据。探矿是进一步揭露矿床,查明矿床的规模、质量、开采的技术条件,做出矿床的工业评价,为设计、开采提供资料。
地质勘察分为普查、详查、勘探几个阶段。普查的任务是对发现的矿点进行地质、物探工作,査明是否具有进一步探矿的价值,得到矿床的D+E级储量,提交普查报告。详查是对经普查有价值的矿床进行进一步工作,得到C+D级储量,提交详查报告。勘探是对经过详査证实有工业价值的矿床进行探矿,提交勘探报告,作为矿山建设可行性研究和设计的依据。
生产勘探是矿床开采期间进行的勘探工作。在矿床开采过程中,利用生产坑道接近或进人矿体的有利条件,进一步对矿体进行圈定,为今后的采矿提供准确、可靠的地质资料。
2.采矿
矿山设计和建设前,采矿需要事先了解矿产资源的储量、品位,矿体的形状及其变化趋势,弄清矿床的埋藏要素,如各个矿体的走向、长度、厚度、倾角、延深。接着,进行矿山设计、矿山建设、生产勘探。后,才是根据勘探结果和矿产需求制订采掘计划和进行生产准备。例如,地下矿床的开采分为开拓、采准和回采三个阶段。
地下矿床的开采中,开拓是从地表开掘一系列井巷通到到矿体,构成一个完整的行人、运输、排水、通风系统。采准是在已开拓的阶段里,根据采矿技术要求,为大量采掘矿石掘进平巷、横巷和天井等巷道进一步深入矿体。回采是在已做好采准的采区里,进行大量采掘矿石的工作。
为保持矿山生产能力的均衡,开拓、采准、回采必须保持一定的超前关系,即开拓要先于采准,采准要先于回采。该超前关系是以开拓、采准、回采巷道所提供的矿量来表示的。一般情况下,矿山要求有3年以上的开拓矿量,1年左右的采备矿量,半年左右的备采矿量。
3.选矿
一般情况下,符合优质原料标准的天然矿产很少。很多情况下,需要对开采出的矿产品进行选矿,提高其纯度,才能满足制备优质耐火材料的需求。选矿首先将矿物集合体粉碎,再利用各种矿物物理、化学性质的差别,将其分离或富集,从而达到提高原料纯度的目的。
根据粒度不同进行的选矿,适用于处理含松散小颗粒的原矿物质。如可以利用水力或风力分选,采用淘洗或旋风分离的办法从中分开砂和黏土。
根据密度不同进行的选矿,适用于处理密度相差大而粒度相差不大的松散物料。如淘洗或气相沉降中,密度大的物质降落在近处,密度小的物质分散到远处,从而达到分离矿物的目的。
根据形状不同进行的选矿,适用于处理含片状、针状颗粒的矿物(云母、石墨、石棉等)。这些形状的颗粒,很难通过圆孔筛。
磁力选矿是利用矿物导磁系数差异进行的选矿。例如,Fe、Ni、Co及其化合物很容易被磁铁吸引,而很多耐火矿物不被磁铁吸引。电磁分离法常被利用来除去耐火原料中的含铁杂质。
电力选矿是利用矿物电导率、介电常数和比电导度等电性能差异进行的选矿。一种电力分选过程为:
①将矿粉送入电选机;
②利用高压电场使矿粉带电;
③矿粉下落接触滚筒;
④导电性好的矿物,将所带电荷很快传给滚筒,在重力和离心力的作用下沿滚筒切线落入精矿仓;
⑤导电性中等的物质一定程度上受到滚筒表面异性电荷的吸引,落入中间仓;
⑥导电性差的脉石放电慢,由滚筒带至尾矿仓上部才被毛刷刷下。
浮游选矿是利用矿物被水润湿性能不同进行的选矿。浮选过程中,药剂的作用尤为重要。经过药剂处理后,矿物被水润湿的性质可以被改变,需要浮起的矿物可以有选择性地被吸附在泡沫上面,从而达到分离矿物的目的。浮选的过程:
①破碎矿物集合体,磨制出矿浆;
②调整矿浆和加入浮选药剂;
③搅拌、充气生成大量气泡;
④气泡的矿化,使被选物质附着在气泡上面;
⑤刮除泡沫,完成分选。
正浮选是使有用矿物浮起,附着在泡沫表面上而被取走的选矿过程;与之相对,反浮选是使脉石浮起,附着在泡沫表面上而被除去带走的选矿过程。
化学选矿是利用矿物的化学性质差异进行的选矿。化学选矿的过程:首先,进行准备作业,使原料具有合适的粒度,并尽可能运用物理手段富集矿物;其次,进行化学反应,将有用组分转变成利于浸出或物理分离的物质;接着,浸出和固液分离;后是净化作业,得到高品位精矿。
耐火原料的制造中常常组合运用多种手段进行选矿,达到保证矿石质量、提高回收率、合理利用资源、改善环境和保护生态环境的目的。初选指采用重力、磁力和浮选进行初级选别,以除去原矿所含部分脉石、围岩,得到品位高于原矿的粗精矿中间产品。精选指再选粗精矿得到合格精矿的作业。扫选指提取粗选排出尾矿中所含有用矿物的作业,以提高矿石的回收率。
二、煅烧
煅烧是经高温处理,使原料充分烧结后,具有稳定的物相组成和牢固的显微结构,从而具有良好性能的工艺手段。
煅烧过程中,矾土原料完成下述反应。
1.100-120℃干燥、脱水
2.400-1200℃分解
3.1300-1450℃二次莫来石化
温度约为1600℃时刚玉、莫来石晶粒长大和充分烧结。
充分烧结后,高铝矾土熟料才具有良好的高温体积稳定性,制作出的普通高铝砖、磷酸盐结合高铝砖、耐磨砖、特种高铝砖等耐火材料制品才具有良好的高温性能、美观的外形和的尺寸。采用了优质矾土原料以后,低水泥髙铝浇注料、钢纤维浇注料等不定形耐火材料也才有低的烧后线变化和较长的使用寿命。
与之类似,对刚玉、莫来石、镁砂、白云石、合成镁铝尖晶石、合成镁铬尖晶石等耐火原料也要进行煅烧或电熔等高温处理。
三、拣选
拣选是把握耐火原料质量的后一道关口。拣选很不起眼,但是对于保证产品质量却是一项重要的工作。拣选就是用肉眼观察耐火原料,用手工的方法剔除混在原料中的低品位原料、煤渣以及石块、泥土、干草、树枝、塑料等杂物,防止这些物质混入原料,影响产品的使用效果。拣选需要认真负责、富有经验的技术工人完成。将来,可望开发出具有一定智能的机械人去完成拣选这项工作。
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