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)晶習性,多呈柱狀多晶聚集體,破碎時是沿著結(jié)合力較差的長度方向晶界斷裂、破碎后的頤粒也多呈柱狀多晶顆粒。而燒結(jié)法制得的莫來石,因晶體的發(fā)育生成受到周圍環(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,因而破碎后的顆粒無規(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。
強度
粗粒度的耐火骨料在耐火材料中起到骨架作用,能夠承受較大的外力,有助于提高耐火材料的常溫耐壓強度和高溫抗折強度。當耐火材料受到外力沖擊時,粗骨料可以阻止裂紋的擴展。
細粒度的骨料能增加顆粒之間的接觸面積,使結(jié)合劑與骨料更好地結(jié)合,提高耐火材料的致密性,從而在一定程度上提高強度。但細骨料過多會使耐火材料內(nèi)部應(yīng)力集中,在高溫下容易產(chǎn)生裂紋,導(dǎo)致強度下降。
當澆注料加入高鋁水泥后,物料流動度是相同的,但是用水量是不同的。骨料顆粒級配較好,水用量就會少,體積密度會增大,顯氣孔率就越小。而且常溫和燒后耐壓強度也會較高,當細骨料較多時,其顆粒表面積增加,這時就需要加入較多的水泥和粉料,才能包裹住骨料且骨料間不密實,雖說水泥加入量越高,水用量也增多,但是一定要包裹住才行,也就是配比合理才重要,這樣才能不使耐火澆注料性能降低。
耐火骨料顆粒級配一般是三級級配,兩頭大中間小為優(yōu)良級配。在耐火骨料破碎時,應(yīng)控制大、中、小顆粒間的比例,防止過大的顆粒發(fā)生偏析,以便配制成更加致密的澆注料。
按生產(chǎn)工藝分類
天然耐火骨料:直接從自然界中開采并經(jīng)過簡單加工處理的耐火骨料,如天然石英砂、鋁礬土等。這類骨料資源豐富、價格相對較低,但質(zhì)量可能存在一定的波動。
人工合成耐火骨料:通過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,但生產(chǎn)成本較高。
破碎加工是另一種重要的加工方式。通過破碎機等設(shè)備的破碎作用,耐火骨料被加工成不同粒度的顆粒。這些顆粒的粒度大小和形狀直接影響著耐火材料的整體性能。因此,在破碎加工過程中,需要選擇合適的設(shè)備和技術(shù)參數(shù),以骨料的粒度和形狀符合要求。
耐火骨料的粒度對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,會導(dǎo)致耐火材料的體積密度較低。
適當加入細粒度的骨料,可以填充粗骨料之間的孔隙,使耐火材料的體積密度增大。但如果細骨料過多,可能會導(dǎo)致顆粒堆積過于緊密,氣孔率反而增加,體積密度下降。