多數(shù)耐火骨料顆粒為多相多晶物料,因此耐火骨料顆粒形狀既與材料本身的各相晶體結(jié)構(gòu),結(jié)晶習(xí)性和雜質(zhì)含量有關(guān),也與材料的加工處理方法有關(guān)。如采用電熔法制得的莫來(lái)石,因莫來(lái)石是從熔體中析出來(lái)的,多為自形晶,故按莫來(lái)石的結(jié)晶習(xí)性,多呈柱狀多晶聚集體,破碎時(shí)是沿著結(jié)合力較差的長(zhǎng)度方向晶界斷裂、破碎后的頤粒也多呈柱狀多晶顆粒。而燒結(jié)法制得的莫來(lái)石,因晶體的發(fā)育生成受到周?chē)h(huán)境的制約,有針狀、柱狀、板狀和粒狀等形態(tài),而且是無(wú)規(guī)則的互相穿插生長(zhǎng),因而破碎后的顆粒無(wú)規(guī)則形態(tài),有片狀、針柱狀、梭角狀等形態(tài)。另一方面,破碎后的耐火骨料顆粒形態(tài)還與材料本身的致密度和破碎方式有關(guān)。如對(duì)特致密和高致密的高鋁礬土熟料而言,如果采用沖擊式的或擠壓式的破碎方式,破碎出來(lái)的骨料顆粒多呈片狀或梭角狀;如果采用研磨式的破碎方式,則多呈不規(guī)則的粒狀或近圓球狀。因此要制取較適合不定形耐火材料的骨料顆粒形狀應(yīng)選用較合適的破碎方式。
抗熱震性
粗粒度骨料在溫度急劇變化時(shí),由于其熱膨脹系數(shù)相對(duì)較大,顆粒之間容易產(chǎn)生微小的裂縫,這些裂縫可以緩解熱應(yīng)力,從而提高耐火材料的抗熱震性。
細(xì)粒度骨料在受熱時(shí),熱應(yīng)力集中在較小的區(qū)域內(nèi),容易導(dǎo)致材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋,降低抗熱震性。但適量的細(xì)骨料可以改善材料的致密性,提高其抵抗熱沖擊的能力。因此,合理搭配粗細(xì)骨料的粒度,才能使耐火材料具有良好的抗熱震性。
按化學(xué)組成分類(lèi)
硅質(zhì)骨料:主要成分是二氧化硅(SiO?),如石英砂、硅石等。硅質(zhì)骨料具有高耐火度、低膨脹系數(shù)和良好的耐磨性,常用于玻璃窯、焦?fàn)t等耐火材料中。
鋁質(zhì)骨料:以氧化鋁(Al?O?)為主要成分,包括鋁礬土、剛玉等。鋁質(zhì)骨料具有較高的耐火度、良好的熱穩(wěn)定性和抗侵蝕性,廣泛應(yīng)用于冶金、化工、建材等行業(yè)的高溫爐窯中。
鎂質(zhì)骨料:主要成分為氧化鎂(MgO),如菱鎂礦、海水鎂砂等。鎂質(zhì)骨料具有良好的耐高溫性能、抗堿性渣侵蝕能力和高溫強(qiáng)度,常用于堿性轉(zhuǎn)爐、電爐爐襯等耐火材料中。
白云石質(zhì)骨料:主要成分是碳酸鈣鎂(CaMg (CO?)?),經(jīng)過(guò)煅燒后得到白云石砂。白云石質(zhì)骨料具有較好的抗渣性和耐火度,常用于鋼鐵冶金行業(yè)的盛鋼桶、中間包等耐火材料中。
鋯質(zhì)骨料:主要含有氧化鋯(ZrO?),如鋯英石砂。鋯質(zhì)骨料具有高熔點(diǎn)、低熱導(dǎo)率和良好的抗熱震性,常用于陶瓷、玻璃等行業(yè)的高溫窯爐中,可提高耐火材料的抗侵蝕性和隔熱性能。
按生產(chǎn)工藝分類(lèi)
天然耐火骨料:直接從自然界中開(kāi)采并經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工處理的耐火骨料,如天然石英砂、鋁礬土等。這類(lèi)骨料資源豐富、價(jià)格相對(duì)較低,但質(zhì)量可能存在一定的波動(dòng)。
人工合成耐火骨料:通過(guò)人工合成方法制備的耐火骨料,如電熔剛玉、燒結(jié)鎂砂等。人工合成耐火骨料具有純度高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),但生產(chǎn)成本較高。
澆注料理想的狀態(tài)是:耐火骨料配比是粗骨料所造成的空隙恰好被細(xì)骨料所填滿,兩者間的空隙又被耐火粉料所填充,無(wú)不足也無(wú)剩余,達(dá)到大的堆積密度,以便獲得佳的性能。
耐火骨料在耐火材料中起著至關(guān)重要的作用,其質(zhì)量、粒度、純度等參數(shù)直接影響著耐火材料的整體性能。因此,在選擇耐火骨料時(shí),需要對(duì)其生產(chǎn)工藝、粒度分布、化學(xué)成分、物理性能等方面進(jìn)行全面考慮。耐火骨料的煅燒是其中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)煅燒的骨料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性,同時(shí)還能保持良好的熱穩(wěn)定性。在煅燒過(guò)程中,骨料中的雜質(zhì)和揮發(fā)物被去除,使其具有更高的純度和化學(xué)穩(wěn)定性。
耐火骨料是耐火澆注料的重要基質(zhì)之一,品種、品級(jí)、顆粒級(jí)配是影響澆注料各項(xiàng)性能的主要因素。
耐火骨料品級(jí)、雜質(zhì)含量和燒結(jié)優(yōu)劣,以及原料的存放時(shí)間等,也影響澆注料的性能。隨著AL2O3含量增加,澆注料的耐火度和荷重軟化溫度提高也隨之提高,燒后線變化減小或是欠燒料或雜質(zhì)含量多時(shí),耐火度和荷重軟化溫度降低,燒后線收縮增大。
耐火骨料的粒度對(duì)耐火材料的性能有著多方面的影響,具體如下:
體積密度
粒度較粗的骨料,顆粒之間的孔隙較大,若只使用粗骨料,會(huì)導(dǎo)致耐火材料的體積密度較低。
適當(dāng)加入細(xì)粒度的骨料,可以填充粗骨料之間的孔隙,使耐火材料的體積密度增大。但如果細(xì)骨料過(guò)多,可能會(huì)導(dǎo)致顆粒堆積過(guò)于緊密,氣孔率反而增加,體積密度下降。
耐火骨料的顆粒形狀對(duì)不定形耐火材料的施工性能有較大的影響。片狀、柱狀、針柱狀、棱角狀等不規(guī)則形狀的顆粒,配制成的泥料流變性能較差,而近圓球狀和圓球狀的顆粒配制成的泥料流變性能較好,因此,不規(guī)則形狀的骨料顆粒用于配制噴涂料,搗打料較好,有利于顆粒之間的穿插、咬合和釘銷(xiāo)作用、可提高結(jié)合強(qiáng)度。而近球狀和圓球狀顆??捎糜谂渲茲沧⒘稀⑼磕虾蛪鹤⒘?,有利于改善泥料的流變性、提高觸變性、從而有利于提高體積密度。