耐火磚原料燒結過程

    除某些原料外，大部分用作耐火磚骨料的原料都需經過高溫煅燒。原料煅燒時產生一系列物理化學反應，對改善耐火材料的成分、礦物組成和組織結構，保證耐火磚的體積穩定性及外觀尺寸的準確性都有十分重要的作用。表征物料燒結的指標有顯氣孔率、體積密度、吸水率等。

　　原料煅燒的最終目的是希望達到燒結。燒結是在高溫中進行的，物料開始燒結的溫度常與質點開始遷移的溫度是一致的。燒結過程中常可或多或少出現液相。液相燒結與固相燒結的動力都是表面張力（或表面能）。燒結過程大致可分為三個階段：

　　1、顆粒重新排列產生在燒結過程中的少量液相包裹在顆粒的表面，并在兩顆粒接觸處形成頸部；

　　顆粒溶解沉析原料中的固相與液相化學性質相似，液相濕潤性好，對固相有一定的溶解能力。當燒結進行到一定程度才開始有溶解沉析現象發生；#顆粒成長顆粒之間的膠結，液相填充孔隙，不同曲面間溶解沉析繼續進行。

　　原料的純度與燒結是一對矛盾。原料愈純，燒結愈困難。例如高純天然白云石真正燒結需要1750℃以上的高溫：而經提純的高純鎂砂，需1900~2000℃以上才能燒結。這顯然給原料的煅燒設備、燃料消耗等帶來一系列問題。此外，母鹽假象也影響原料的燒結，例如我國遼東半島菱鎂礦較之山東半島的菱鎂礦難于燒結，乃前者母鹽假象明顯較多所致。因而人們研究采用多種方法來促進耐火磚原料的燒結。

　　2、降低物料的粒度

　　一般來說，原料越細，其比面積越大，表面能也越高，粉體表面及其內部出現的晶格缺陷也就越多。粉體活性高，增加了燒結推動力，縮短了原子擴散距離，提高了顆粒在液相中的溶解度。

　　3、活化燒結與二步煅燒

　　活化燒結即通過增加原料的活性而使其容易燒結。降低原料粒度其實也是一種活化方法。但是單靠機械方法來降低原料粒度是有限的，而且能量消耗也大大增加。采用化學方法也能提高物料的活性，如在堿性耐火磚原料中廣泛使用的二步煅燒法，即輕燒—壓球（制坯）—死燒，就非常有效。

　　二步煅燒法中，輕燒的目的在于活化晶格。比如菱鎂礦的輕燒，在600℃出現等軸晶系方鎂石，650℃時非等軸晶系方鎂石出現，等軸晶系方鎂石逐漸消失，850℃時完全消失。這些方鎂石的晶格缺陷較多，活性高，在高溫下擴散作用強，促進燒結。輕燒溫度對原料的活性影響很大，它直接關系到最終熟料的燒結溫度與體積密度。對于已確定的物料，總有一個最佳的輕燒溫度。輕燒溫度過高會使結晶度增加，晶粒變大，比表面積和活性下降；溫度過低則可能有殘留的未分解的母鹽存在而妨礙燒結。

　　二步煅燒法不但為制備高純高密度鎂砂、合成鎂白云石砂開辟了新途徑，而且對其它難以致密化的原料燒結作用也很大。堇青石燒結范圍狹窄，約!,/左右，以高嶺土、滑石和氧化鋁為原料煅燒合成堇青石過程中有大量結構水排出，燒結體易形成多孔結構，要得到致密高純度的合成堇青石熟料十分困難。研究發現，在1000℃*4小時的條件下對配料進行輕燒，即可產生約25%的結晶程度較差的堇青石。再在1390~1450℃下燒結即可得到性能良好的堇青石熟料，對提高堇青石窯具性能十分明顯。

　　二步煅燒與一次燒結相比，其工藝過程復雜，燃料消耗大，成本高。因而對于純度不高或者結晶水量與煅燒后產生氣體量不大的原料，不必強調采用二步煅燒工藝。

　　耐火磚添加物促進燒結

　　在目前耐火原材料的燒結研究中廣泛應用。在固相燒結中，少量添加劑可與燒結相生成固溶體，促進缺陷增加而加速燒結；在有液相參加的燒結中，添加劑能改善液相的性質而促進燒結。對已確定的原料，選擇何種添加劑，關鍵看添加劑能否起到以下幾方面：

　　1、與燒結相形成固溶體；

　　2、與燒結相形成化合物；

　　3、與燒結相形成液相；

　　4、阻止多晶轉變；

　　5、擴大燒結溫度范圍。