耐火骨料是在耐火材料組成中起骨架作用的顆粒料，它們是用各種耐火原料經(jīng)煅燒、破晬或人工合成而制成的、粒度大于0.088mm的顆粒狀材料。耐火骨料是不定形耐火材料中的主要材料，一般占總組成的60%以上。因此，不定形耐火材料的材質(zhì)一般是以所采用的耐火骨料材質(zhì)來命名的，如以剛玉作骨料的耐火澆注料或耐火搗打料，稱為剛玉質(zhì)澆注料或剛玉質(zhì)搗打料。
耐火骨料可分為粗骨料(>3mm)和細(xì)骨料(3?0.088mm)，粉料可分為細(xì)粉(0.088?0.01mm)和超細(xì)粉(<0.01mm)，耐火骨料在組成中用量最多并起骨架作。粉料除起著填充空隙、改善施工性能和保證密實(shí)作用外，有時(shí)還與某些結(jié)合劑發(fā)生反應(yīng)，使不定形耐火材料具有強(qiáng)度或改善其他性能。粉料可采用與耐火骨料相同的材質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用中粉料的材質(zhì)往往高于耐火骨枓的材質(zhì)。生產(chǎn)隔熱不定形耐火材料時(shí)。應(yīng)選用隔熱骨料，其顆粒密度應(yīng)小于耐火骨料的顆粒級配奮連續(xù)級配和間斷級配之分，
間斷級配是柚掉連續(xù)組配中某一粒度區(qū)間而成。在不定形耐火材料的配料中，由丁-所用耐火骨料的最人粒徑偏小，一般釆用連續(xù)級配。合理選擇顆粒形狀和級配，可以獲得最大的密實(shí)度和良好的施工性能。不同品種的不定形耐火材料應(yīng)選擇適宜的顆粒級配，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)使用要求通過試驗(yàn)確定其顆粒級配組成。
耐火骨料的材質(zhì)有粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)、硅質(zhì)、鎂質(zhì)、鎂鋁尖晶石質(zhì)
等。
按氣孔率可分為耐火致密骨料(又稱耐火重質(zhì)骨料)和隔熱輕質(zhì)骨料(又稱多孔骨料)。耐火致密骨料指氣孔率小于30%的骨料。耐火致密骨料又可分為特致密骨料(氣孔率小于3%)、高致密骨料(氣孔率3%~10%)和普通致密骨料(氣孔率10%~30%)。隔熱輕質(zhì)骨料系指氣孔率大于45%的骨料。隔熱輕質(zhì)骨料又可分為普通輕質(zhì)骨料(氣孔率45%~80%)、超輕質(zhì)骨料(氣孔率大于80%)和特種輕質(zhì)骨料(如氧化鋯、氧化鋯空心球等)。
今天我們主要來說說耐火致密骨料。
耐火致密骨料
在不定形耐火材料組成中起骨架作用的致密質(zhì)耐火顆粒原料。粒徑在3mm以上的顆粒料稱為粗骨料，料徑小于3mm的顆粒料稱為細(xì)骨料。
按耐火致密骨料材質(zhì)可分為粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、硅質(zhì)、堿性、特殊骨料等主要品種。
用作不定形耐火材料的骨料由耐火原料加工制備，除根據(jù)使用要求決定其顆粒組成外，技術(shù)性能要求與其他耐火原料的基本相同。
不定形耐火材料用粘土質(zhì)骨料(YB2214)和高鋁質(zhì)骨料(YB2215)的技術(shù)條件見表5-1和表5-2。
半硅質(zhì)骨料以蠟石為主，此種骨料也可以不經(jīng)煅燒直接使用，如用作具有一定耐酸性能的不定形耐火材料的骨料，Al2O3含量可以比一般耐火原料的要求降低一些。
硅質(zhì)骨料以SiO2含量不低于96%的硅石作為主要原料或以廢硅磚制成顆粒，也可以硅石為主適量加入一些廢硅磚顆?；旌辖M成。
堿性骨料有鎂質(zhì)、鎂橄欖石質(zhì)、白云石質(zhì)等品種，常用的有燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂和燒結(jié)白云石等。
特殊骨料以人造合成原料為主，如尖晶石、碳化物、氮化物等，也采用天然原料如鋯英石、鉻鐵礦等，剛玉、合成莫來石也常歸入此類。此外，鉻渣也是一種常用的優(yōu)質(zhì)特殊骨料。
其他骨料有以高爐礦渣、廢耐火磚制備的顆粒料，或者以白砂石(泡砂石)、安山巖、玄武巖等制備的顆粒料。
耐火原料經(jīng)破碎、篩分，制備不同粒徑的骨料。粗碎一般采用顎式破碎機(jī)或反擊式破碎機(jī)，中碎或細(xì)碎采用圓錐式破碎機(jī)或?qū)伿狡扑闄C(jī)，破碎后再經(jīng)篩分制得各種粒徑骨料。除用于大型熱工設(shè)備內(nèi)襯外，最大粒徑不宜超過15mm。骨料顆粒的形狀主要取決丁物料本身的性質(zhì)及所選用破碎機(jī)的種類，顆粒形狀大致可分為如下3種：
(1)長度方向比其他兩度方向大得多，如纖維狀、針狀;
(2)兩度方向比其他一度方向大得多，如薄片狀;
(3)三度方向大致均衡，如立方體或球狀。
在原料一定的情況下，顆粒形狀主要取決于破碎機(jī)種類。沖擊式破碎機(jī)如錘式和圓錐式破碎機(jī)出料形狀主要是尖棱狀顆粒。耐火骨料的顆粒形狀對不定形耐火材料的施丄性能有較大的影響。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，冇利于顆粒之間的穿插、咬合和釘銷作用，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?、涂抹料和壓注料，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。
在配制不定形耐火材料時(shí)，應(yīng)避免采用針狀、薄片狀顆粒，盡可能選用圓球狀或帶尖棱近于立方體的顆粒。為了改善不定形耐火材料的均質(zhì)性，同時(shí)考慮較小顆粒組成的混合料便于裝袋運(yùn)輸和施工，骨料粒徑有減小的趨勢。不定形耐火材料的強(qiáng)度并不取決于骨料粒徑，所以較小粒徑的骨料應(yīng)用增多。但是，為滿足某些特定的使用要求，有時(shí)仍需采用較大粒徑的骨料。隨著對不定形耐火材料的使用要求的不斷提高，需要提高骨料的燒結(jié)質(zhì)量，精選分級，采用人工合成原料，深入研究骨料級配的合理組成。
在不定形耐火材料的配料中，耐火骨料一般分為粗顆粒骨料、中顆粒骨料和細(xì)顆粒骨料。粗、中、細(xì)骨料的粒徑尺寸范圍與骨料的臨界粒徑(即最大粒徑)有關(guān)。如骨料的最大粒徑為8mm時(shí)，粗骨料粒徑范圍為8?3mm,中骨料粒徑范圍為3?1mm,細(xì)骨料粒徑范圍為1?0.088mm(或0.074mm)。小于0.088〈或0.074mm)的稱為粉料(或稱為基質(zhì)料)。又如骨料最大粒徑為3.5mm的，則粗骨料粒徑范圍為3.5?1.5mm，中骨料粒徑為1.5?0.5mm，細(xì)骨料粒徑為0.5?0.074mm。理想的骨料顆粒級配應(yīng)當(dāng)是能達(dá)到最緊密堆積，即粗顆粒相互接觸堆積后所留下的空隙被中顆粒所允填，中顆粒充填后所留下的微小空隙被細(xì)顆粒所充填，由此形成骨架，其余的空隙由粉料充填。但由于耐火骨料的顆粒形狀很不規(guī)則，因此實(shí)際生產(chǎn)上很難取得理想的骨料顆粒級配。通常骨料級配由試驗(yàn)確定，一般骨料的粗、中、細(xì)級配比為35?45:30?40:15?25。
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石，因莫來石是從熔體中析出來的，多為自形晶，故按莫來石的結(jié)晶習(xí)性，多呈柱狀多晶聚集體，破碎時(shí)是沿著結(jié)合力較差的長度方向晶界斷裂，破碎后的顆粒也多呈柱狀多晶顆粒。向燒結(jié)法制得的莫來石，因晶體的發(fā)育生長受到周圍環(huán)境的制約，有針狀、柱狀、板狀和粒狀等形態(tài)，而且是無規(guī)則的互相穿插生長，因而破碎后的顆粒呈無規(guī)則形態(tài)，有片狀、針柱狀、棱角狀等形態(tài)。另一方而，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，破碎出來的骨料顆粒多呈片狀或棱角狀;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。
耐火骨料可分為粗骨料(>3mm)和細(xì)骨料(3?0.088mm)，粉料可分為細(xì)粉(0.088?0.01mm)和超細(xì)粉(<0.01mm)，耐火骨料在組成中用量最多并起骨架作。粉料除起著填充空隙、改善施工性能和保證密實(shí)作用外，有時(shí)還與某些結(jié)合劑發(fā)生反應(yīng)，使不定形耐火材料具有強(qiáng)度或改善其他性能。粉料可采用與耐火骨料相同的材質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用中粉料的材質(zhì)往往高于耐火骨枓的材質(zhì)。生產(chǎn)隔熱不定形耐火材料時(shí)。應(yīng)選用隔熱骨料，其顆粒密度應(yīng)小于耐火骨料的顆粒級配奮連續(xù)級配和間斷級配之分，
間斷級配是柚掉連續(xù)組配中某一粒度區(qū)間而成。在不定形耐火材料的配料中，由丁-所用耐火骨料的最人粒徑偏小，一般釆用連續(xù)級配。合理選擇顆粒形狀和級配，可以獲得最大的密實(shí)度和良好的施工性能。不同品種的不定形耐火材料應(yīng)選擇適宜的顆粒級配，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)使用要求通過試驗(yàn)確定其顆粒級配組成。
耐火骨料的材質(zhì)有粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、剛玉質(zhì)、硅質(zhì)、鎂質(zhì)、鎂鋁尖晶石質(zhì)
等。
按氣孔率可分為耐火致密骨料(又稱耐火重質(zhì)骨料)和隔熱輕質(zhì)骨料(又稱多孔骨料)。耐火致密骨料指氣孔率小于30%的骨料。耐火致密骨料又可分為特致密骨料(氣孔率小于3%)、高致密骨料(氣孔率3%~10%)和普通致密骨料(氣孔率10%~30%)。隔熱輕質(zhì)骨料系指氣孔率大于45%的骨料。隔熱輕質(zhì)骨料又可分為普通輕質(zhì)骨料(氣孔率45%~80%)、超輕質(zhì)骨料(氣孔率大于80%)和特種輕質(zhì)骨料(如氧化鋯、氧化鋯空心球等)。
今天我們主要來說說耐火致密骨料。
耐火致密骨料
在不定形耐火材料組成中起骨架作用的致密質(zhì)耐火顆粒原料。粒徑在3mm以上的顆粒料稱為粗骨料，料徑小于3mm的顆粒料稱為細(xì)骨料。
按耐火致密骨料材質(zhì)可分為粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、硅質(zhì)、堿性、特殊骨料等主要品種。
用作不定形耐火材料的骨料由耐火原料加工制備，除根據(jù)使用要求決定其顆粒組成外，技術(shù)性能要求與其他耐火原料的基本相同。
不定形耐火材料用粘土質(zhì)骨料(YB2214)和高鋁質(zhì)骨料(YB2215)的技術(shù)條件見表5-1和表5-2。
半硅質(zhì)骨料以蠟石為主，此種骨料也可以不經(jīng)煅燒直接使用，如用作具有一定耐酸性能的不定形耐火材料的骨料，Al2O3含量可以比一般耐火原料的要求降低一些。
硅質(zhì)骨料以SiO2含量不低于96%的硅石作為主要原料或以廢硅磚制成顆粒，也可以硅石為主適量加入一些廢硅磚顆?；旌辖M成。
堿性骨料有鎂質(zhì)、鎂橄欖石質(zhì)、白云石質(zhì)等品種，常用的有燒結(jié)鎂砂、電熔鎂砂和燒結(jié)白云石等。
特殊骨料以人造合成原料為主，如尖晶石、碳化物、氮化物等，也采用天然原料如鋯英石、鉻鐵礦等，剛玉、合成莫來石也常歸入此類。此外，鉻渣也是一種常用的優(yōu)質(zhì)特殊骨料。
其他骨料有以高爐礦渣、廢耐火磚制備的顆粒料，或者以白砂石(泡砂石)、安山巖、玄武巖等制備的顆粒料。
耐火原料經(jīng)破碎、篩分，制備不同粒徑的骨料。粗碎一般采用顎式破碎機(jī)或反擊式破碎機(jī)，中碎或細(xì)碎采用圓錐式破碎機(jī)或?qū)伿狡扑闄C(jī)，破碎后再經(jīng)篩分制得各種粒徑骨料。除用于大型熱工設(shè)備內(nèi)襯外，最大粒徑不宜超過15mm。骨料顆粒的形狀主要取決丁物料本身的性質(zhì)及所選用破碎機(jī)的種類，顆粒形狀大致可分為如下3種：
(1)長度方向比其他兩度方向大得多，如纖維狀、針狀;
(2)兩度方向比其他一度方向大得多，如薄片狀;
(3)三度方向大致均衡，如立方體或球狀。
在原料一定的情況下，顆粒形狀主要取決于破碎機(jī)種類。沖擊式破碎機(jī)如錘式和圓錐式破碎機(jī)出料形狀主要是尖棱狀顆粒。耐火骨料的顆粒形狀對不定形耐火材料的施丄性能有較大的影響。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，冇利于顆粒之間的穿插、咬合和釘銷作用，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?、涂抹料和壓注料，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。
在配制不定形耐火材料時(shí)，應(yīng)避免采用針狀、薄片狀顆粒，盡可能選用圓球狀或帶尖棱近于立方體的顆粒。為了改善不定形耐火材料的均質(zhì)性，同時(shí)考慮較小顆粒組成的混合料便于裝袋運(yùn)輸和施工，骨料粒徑有減小的趨勢。不定形耐火材料的強(qiáng)度并不取決于骨料粒徑，所以較小粒徑的骨料應(yīng)用增多。但是，為滿足某些特定的使用要求，有時(shí)仍需采用較大粒徑的骨料。隨著對不定形耐火材料的使用要求的不斷提高，需要提高骨料的燒結(jié)質(zhì)量，精選分級，采用人工合成原料，深入研究骨料級配的合理組成。
在不定形耐火材料的配料中，耐火骨料一般分為粗顆粒骨料、中顆粒骨料和細(xì)顆粒骨料。粗、中、細(xì)骨料的粒徑尺寸范圍與骨料的臨界粒徑(即最大粒徑)有關(guān)。如骨料的最大粒徑為8mm時(shí)，粗骨料粒徑范圍為8?3mm,中骨料粒徑范圍為3?1mm,細(xì)骨料粒徑范圍為1?0.088mm(或0.074mm)。小于0.088〈或0.074mm)的稱為粉料(或稱為基質(zhì)料)。又如骨料最大粒徑為3.5mm的，則粗骨料粒徑范圍為3.5?1.5mm，中骨料粒徑為1.5?0.5mm，細(xì)骨料粒徑為0.5?0.074mm。理想的骨料顆粒級配應(yīng)當(dāng)是能達(dá)到最緊密堆積，即粗顆粒相互接觸堆積后所留下的空隙被中顆粒所允填，中顆粒充填后所留下的微小空隙被細(xì)顆粒所充填，由此形成骨架，其余的空隙由粉料充填。但由于耐火骨料的顆粒形狀很不規(guī)則，因此實(shí)際生產(chǎn)上很難取得理想的骨料顆粒級配。通常骨料級配由試驗(yàn)確定，一般骨料的粗、中、細(xì)級配比為35?45:30?40:15?25。
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石，因莫來石是從熔體中析出來的，多為自形晶，故按莫來石的結(jié)晶習(xí)性，多呈柱狀多晶聚集體，破碎時(shí)是沿著結(jié)合力較差的長度方向晶界斷裂，破碎后的顆粒也多呈柱狀多晶顆粒。向燒結(jié)法制得的莫來石，因晶體的發(fā)育生長受到周圍環(huán)境的制約，有針狀、柱狀、板狀和粒狀等形態(tài)，而且是無規(guī)則的互相穿插生長，因而破碎后的顆粒呈無規(guī)則形態(tài)，有片狀、針柱狀、棱角狀等形態(tài)。另一方而，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，破碎出來的骨料顆粒多呈片狀或棱角狀;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。
