鞏義市孝義紅衛粘合劑廠
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耐火材料混料法和耐火原料結合法
耐火材料的原料絕大部分是屬于非塑性瘠化料,靠自身難以加工成半成品的坯體。所以 必須借助于外加的有機結合劑或無機結合劑或混合結合劑。將各種特種耐火原料經過嚴格準確的 配料,制成顆粒分布均勻、水分分布一致,具有一定塑性且易成型、做成半成品的泥料。要采用高效、混合效果好的混料設備和合適的混料的生產工藝。
混配料
(一)顆粒配合
坯料(泥料)選擇合理的顆粒組成,可以制成體積密度最大的制品。從理論上講對不同寸和不同物料的單一尺寸的圓球進行試驗,其堆積密度實際上基本相同,在任何情況下,其氣孔 率均為38% ±1%。因此,對單一尺寸圓球來說,其堆積密度、氣孔率與圓球的尺寸大小、材料性質無關,而總是按六方形以配位數為8的方式堆積。
尺寸相同圓球單一顆粒的理論堆積方式有立方體、單一斜列、復合斜列、角錐狀以及四面體等。尺寸相同圓球的各種堆積方式所示,單一顆粒的堆積方式與氣孔率的關系見表2-26。
為了提高材料的堆積密度,降低氣孔率,采用不等粒徑的圓球,即在大球中加人一定數量小 球,使球體組分增加,球體所占的體積與氣孔率的關系。
以熟料配料,粗顆粒為4. 5mm,中間顆粒為0.7mm,細顆粒為0.09mm,熟料堆積氣孔率的變化從說明:粗顆粒55% ~ 65%,中顆粒10% ~ 30%,細粉料15% ~ 30%的配料,顯氣孔率可降低到15.5%。當然,特種耐火材料的配料,可根據物料的物性、顆粒形狀進行適當調整。
(二)特種耐火材料制品的結合劑
根據特種耐火材料的品種和成型方法不同,可以選擇使用的結合劑有:
(1) 注漿法,阿拉伯膠、聚乙烯醇縮丁醛、竣甲基纖維素、丙烯酸鈉、藻朊酸鈉等。
(2) 擠泥機法,包括潤滑劑有乙二醇類、
聚乙烯醇、甲基纖維素、淀粉、糊精、麥芽糖及甘油等。
(3) 熱蠟注法,結合劑有:石蠟、蜂蠟,潤滑劑有:油酸、甘油、硬脂酸等。
(4) 流延法,結合劑有:甲基纖維素、乙基纖維素、醋酸纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇、丙烯酸類;增塑劑:聚乙烯甘醇、二辛基磷酸、二丁基過氧化物等;分散劑:甘油、油 酸;溶劑:乙醇類、丙酮、甲苯等。
(5) 注射法,熱塑性樹脂聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、乙酰纖維素、丙烯樹脂等,亦可加熱硬性酚醛樹脂;潤滑劑:硬脂酸類。
(6) 等靜壓法,聚乙烯醇、甲基纖維素,采用顆粒配料成型時用亞硫酸紙漿廢液、磷酸鹽以及其他無機鹽類。
(7) 壓制法,甲基纖維素、糊精、聚乙烯醇、亞硫酸紙漿廢液、糖漿或各種無機鹽類;顆粒配料成型時用亞硫酸紙漿廢液、甲基纖維素、阿拉伯膠、糊精或無機酸和無機酸鹽類,如磷酸或磷酸鹽類。
(三) 特種耐火材料制品的外加劑
為了改進特種耐火材料制品的某些性能,控制制品的晶型轉化,降低制品的燒成溫度,在配料中要加入少量的外加劑。這些外加劑主要有金屬氧化物、非金屬氧化物、稀土金屬氧化 物、氟化物、硼化物及磷酸鹽。如在γ-Al2O3中加入1% ~ 3%硼酸(H2BO3)可以促進轉化。 在Al2O3加入1% ~2%的TiO2可以大幅度降低燒成溫度(約1600℃ )。在MgO中加入TiO2、 Al2O3、ZiO2、V2O5都可促進方鎂石晶粒的長大和降低制品的燒成溫度。在ZrO2原料中加入 CaO、MgO、Y2O3等外加物,經高溫處理后可以制成從室溫到2000℃都很穩定的立方晶型的氧化鋯固熔體。
(四) 混料的方法及設備
1.干式混料法
由上海升立混合機廠生產的DSH錐形混合機,容積0.05 ~ 30m3,適于多種粉、粒、片狀, 低黏度物料的混合,并設有加液、噴霧裝置。
ZKH真空進料快速V型混合機的技術性能。
2. 濕式混料法
傳統的濕式混料法是將各種原料的配料 放在鑲有保護內襯的濕式球磨機內進行混合細磨。制成泥漿后加人增塑劑及其他外加劑, 調節泥漿密度,在泥漿攪拌機中經充分混合,在噴霧造粒干燥機中進行造粒和干燥。某干燥設備公司生產的YPG式壓力噴霧造粒干燥機的工作原理,其設備性能。
3. 可塑混料法
為制造具有很高可塑性的,適于可塑法 成型或擠泥機成型的特種耐火材料制品坯體的混料方法。這種方法是將各種原料、外加劑、增塑劑及潤滑劑和水先在雙軸攪拌機上充分混合,然后在真空練泥機上攪拌混合,以排除泥料中的氣泡。為了提高泥料的可塑性能,泥料混好后還要經過陳腐困料,泥料在成型前還要在練泥機上進行第二混料。唐山輕工機械廠生產的真空練泥機的技術性能。
4.半干混料法
適用于較低水分的混料方法。采用顆粒配料(粗、中、細三級配料)機壓成型的特種耐火材料制品,需要采用半干混料法。配料在混砂機、濕碾機、行星式混合機或強制攪拌機中進行。
混料程序是首先將各種級別顆粒料干混合,加入含有結合劑(無機或有機)的水溶液濕混合, 再加人事先混合均勻的混合細粉料(包括助燒劑、膨脹劑,其他外加劑)進行充分混合。一般混料時間在20 ~30min。混合好的泥料要防止粒度偏析,水分要分布均勻。必要時泥料在成型時進行適當困料。
機壓成型制品泥料的水分控制在2.5% ~ 4%;搗打成型制品泥料的水分控制在4.5%〜 6.5%;振動成型制品泥料的水分控制在6% ~ 8%。
(1)南昌機床廠生產XLH系列高效節能的行星式輪碾混合機的技術性能。
(2)濕碾混料機所示,其技術性能。
(2)濕式混砂機的技術性能.
5. 泥漿混料法
泥漿混料法是為生產特種耐火材料陶瓷制品,特別是采用石膏注漿成型、流延法成型以及注射法成型用的泥漿料。操作方法是將配料的各種原料、增強劑、懸浮劑、外加劑以及30% ~ 40%的潔凈水,同時加入鑲有耐磨襯里的球磨機(攪拌磨)中,經過一定時間的混合細磨,制 成可供成型的泥漿料。在制泥漿過程中,要根據材料特性和泥漿澆注自身的要求,要控制泥漿的密度和酸堿度。
泥漿混料法所使用的主要設備有球磨機、空壓機、濕式除鐵、泥漿泵、真空除氣機等。
6. 加熱混料法
石蠟和樹脂類結合劑,在常溫下為固態物質(或成黏稠狀),在常溫下已無法混料,必須采用加熱混料法。
采用熱壓鑄生產工藝時,要使用石蠟作結合劑。因石蠟的熔點在60〜80℃,在混料時先將石蠟加熱到100℃以上并具有較好的流動性,再將細粉原料加人液體石蠟中,經充分攪拌混合后,制成料漿蠟餅以供熱壓鑄成型。
加熱混料的主要混料設備有加熱式攪拌混料機。
采用機壓成型的加熱混練機,目前我國引進的機型及使用單位,日本產HMX型加熱混練機。
混配料
(一)顆粒配合
坯料(泥料)選擇合理的顆粒組成,可以制成體積密度最大的制品。從理論上講對不同寸和不同物料的單一尺寸的圓球進行試驗,其堆積密度實際上基本相同,在任何情況下,其氣孔 率均為38% ±1%。因此,對單一尺寸圓球來說,其堆積密度、氣孔率與圓球的尺寸大小、材料性質無關,而總是按六方形以配位數為8的方式堆積。
尺寸相同圓球單一顆粒的理論堆積方式有立方體、單一斜列、復合斜列、角錐狀以及四面體等。尺寸相同圓球的各種堆積方式所示,單一顆粒的堆積方式與氣孔率的關系見表2-26。
為了提高材料的堆積密度,降低氣孔率,采用不等粒徑的圓球,即在大球中加人一定數量小 球,使球體組分增加,球體所占的體積與氣孔率的關系。
以熟料配料,粗顆粒為4. 5mm,中間顆粒為0.7mm,細顆粒為0.09mm,熟料堆積氣孔率的變化從說明:粗顆粒55% ~ 65%,中顆粒10% ~ 30%,細粉料15% ~ 30%的配料,顯氣孔率可降低到15.5%。當然,特種耐火材料的配料,可根據物料的物性、顆粒形狀進行適當調整。
(二)特種耐火材料制品的結合劑
根據特種耐火材料的品種和成型方法不同,可以選擇使用的結合劑有:
(1) 注漿法,阿拉伯膠、聚乙烯醇縮丁醛、竣甲基纖維素、丙烯酸鈉、藻朊酸鈉等。
(2) 擠泥機法,包括潤滑劑有乙二醇類、
聚乙烯醇、甲基纖維素、淀粉、糊精、麥芽糖及甘油等。
(3) 熱蠟注法,結合劑有:石蠟、蜂蠟,潤滑劑有:油酸、甘油、硬脂酸等。
(4) 流延法,結合劑有:甲基纖維素、乙基纖維素、醋酸纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇、丙烯酸類;增塑劑:聚乙烯甘醇、二辛基磷酸、二丁基過氧化物等;分散劑:甘油、油 酸;溶劑:乙醇類、丙酮、甲苯等。
(5) 注射法,熱塑性樹脂聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、乙酰纖維素、丙烯樹脂等,亦可加熱硬性酚醛樹脂;潤滑劑:硬脂酸類。
(6) 等靜壓法,聚乙烯醇、甲基纖維素,采用顆粒配料成型時用亞硫酸紙漿廢液、磷酸鹽以及其他無機鹽類。
(7) 壓制法,甲基纖維素、糊精、聚乙烯醇、亞硫酸紙漿廢液、糖漿或各種無機鹽類;顆粒配料成型時用亞硫酸紙漿廢液、甲基纖維素、阿拉伯膠、糊精或無機酸和無機酸鹽類,如磷酸或磷酸鹽類。
(三) 特種耐火材料制品的外加劑
為了改進特種耐火材料制品的某些性能,控制制品的晶型轉化,降低制品的燒成溫度,在配料中要加入少量的外加劑。這些外加劑主要有金屬氧化物、非金屬氧化物、稀土金屬氧化 物、氟化物、硼化物及磷酸鹽。如在γ-Al2O3中加入1% ~ 3%硼酸(H2BO3)可以促進轉化。 在Al2O3加入1% ~2%的TiO2可以大幅度降低燒成溫度(約1600℃ )。在MgO中加入TiO2、 Al2O3、ZiO2、V2O5都可促進方鎂石晶粒的長大和降低制品的燒成溫度。在ZrO2原料中加入 CaO、MgO、Y2O3等外加物,經高溫處理后可以制成從室溫到2000℃都很穩定的立方晶型的氧化鋯固熔體。
(四) 混料的方法及設備
1.干式混料法
由上海升立混合機廠生產的DSH錐形混合機,容積0.05 ~ 30m3,適于多種粉、粒、片狀, 低黏度物料的混合,并設有加液、噴霧裝置。
ZKH真空進料快速V型混合機的技術性能。
2. 濕式混料法
傳統的濕式混料法是將各種原料的配料 放在鑲有保護內襯的濕式球磨機內進行混合細磨。制成泥漿后加人增塑劑及其他外加劑, 調節泥漿密度,在泥漿攪拌機中經充分混合,在噴霧造粒干燥機中進行造粒和干燥。某干燥設備公司生產的YPG式壓力噴霧造粒干燥機的工作原理,其設備性能。
3. 可塑混料法
為制造具有很高可塑性的,適于可塑法 成型或擠泥機成型的特種耐火材料制品坯體的混料方法。這種方法是將各種原料、外加劑、增塑劑及潤滑劑和水先在雙軸攪拌機上充分混合,然后在真空練泥機上攪拌混合,以排除泥料中的氣泡。為了提高泥料的可塑性能,泥料混好后還要經過陳腐困料,泥料在成型前還要在練泥機上進行第二混料。唐山輕工機械廠生產的真空練泥機的技術性能。
4.半干混料法
適用于較低水分的混料方法。采用顆粒配料(粗、中、細三級配料)機壓成型的特種耐火材料制品,需要采用半干混料法。配料在混砂機、濕碾機、行星式混合機或強制攪拌機中進行。
混料程序是首先將各種級別顆粒料干混合,加入含有結合劑(無機或有機)的水溶液濕混合, 再加人事先混合均勻的混合細粉料(包括助燒劑、膨脹劑,其他外加劑)進行充分混合。一般混料時間在20 ~30min。混合好的泥料要防止粒度偏析,水分要分布均勻。必要時泥料在成型時進行適當困料。
機壓成型制品泥料的水分控制在2.5% ~ 4%;搗打成型制品泥料的水分控制在4.5%〜 6.5%;振動成型制品泥料的水分控制在6% ~ 8%。
(1)南昌機床廠生產XLH系列高效節能的行星式輪碾混合機的技術性能。
(2)濕碾混料機所示,其技術性能。
(2)濕式混砂機的技術性能.
5. 泥漿混料法
泥漿混料法是為生產特種耐火材料陶瓷制品,特別是采用石膏注漿成型、流延法成型以及注射法成型用的泥漿料。操作方法是將配料的各種原料、增強劑、懸浮劑、外加劑以及30% ~ 40%的潔凈水,同時加入鑲有耐磨襯里的球磨機(攪拌磨)中,經過一定時間的混合細磨,制 成可供成型的泥漿料。在制泥漿過程中,要根據材料特性和泥漿澆注自身的要求,要控制泥漿的密度和酸堿度。
泥漿混料法所使用的主要設備有球磨機、空壓機、濕式除鐵、泥漿泵、真空除氣機等。
6. 加熱混料法
石蠟和樹脂類結合劑,在常溫下為固態物質(或成黏稠狀),在常溫下已無法混料,必須采用加熱混料法。
采用熱壓鑄生產工藝時,要使用石蠟作結合劑。因石蠟的熔點在60〜80℃,在混料時先將石蠟加熱到100℃以上并具有較好的流動性,再將細粉原料加人液體石蠟中,經充分攪拌混合后,制成料漿蠟餅以供熱壓鑄成型。
加熱混料的主要混料設備有加熱式攪拌混料機。
采用機壓成型的加熱混練機,目前我國引進的機型及使用單位,日本產HMX型加熱混練機。
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