耐火材料的三大主要化學(xué)元素

1、耐磨材料，回轉(zhuǎn)支承耐火材料的三大主要化學(xué)元素作者：剛玉磚很早以前美國就將大塊蠟石鑿成磚塊，砌筑煙囪和爐底，俗稱耐火石或爐石。以蠟石為原料制造耐火材料，日本已有百年歷史，至今仍然大量生產(chǎn)蠟石質(zhì)耐火材料，日本用于生產(chǎn)耐火材料的蠟石約占全國蠟石總量（包括進(jìn)口）的50%60%，蠟石磚素有：“日本王牌“之稱。美國也有50%以上的蠟石用來生產(chǎn)耐火材料。蘇聯(lián)于1936年就試制過蠟石質(zhì)耐火材料，現(xiàn)仍然進(jìn)行蠟石磚的研究。巴西、澳大利亞、印度等國家利用本國蠟石生產(chǎn)盛鋼桶襯磚、袖磚、下注流鋼磚，在三明鋼鐵廠、馬鞍山鋼鐵公司、鞍山鋼鐵公司的小型、中型、大型盛剛桶上試用，中小型盛剛桶的使用壽命較粘土磚提高近一倍，大型盛

2、剛桶使用效果也明顯較粘土磚好。釉磚，下注流鋼磚也較粘土磚抗侵蝕。1979年浙江耐火材料廠利用本地蠟石試制盛鋼桶襯磚，在杭州鋼鐵廠、首都鋼鐵公司、上海重型機器廠的小型、中型盛鋼桶上試用，使用壽命較粘磚提高40%以上，有的也較黏土磚壽命提高一倍。由于蠟石磚具有高溫膨脹性，使盛鋼桶內(nèi)襯在使用過程中磚縫變小，整體性好、抗侵蝕、而且蝕損均勻、不掛渣。寶鋼300T盛鋼桶底一直使用蠟石磚，不用清渣，十分平整。包鋼轉(zhuǎn)爐爐前使用315T鐵水包，蠟石磚作內(nèi)襯，由于在高溫下蠟石磚有輕微膨脹性，使鐵水包內(nèi)襯變得更加致密，使用壽命500次以上，比粘土磚壽命顯著提高。由于粘土磚高溫收藏，磚縫溶損較大，容易產(chǎn)生漏鐵事故。日

3、本對蠟石質(zhì)耐火材料有多方面的研究。圍繞盛鋼桶襯磚的使用效果，從蠟石原料到制造工藝進(jìn)行了多次變革。最早是將蠟石煅燒成熟料。加結(jié)合粘土配料，制造在1300左右溫度下燒成，制造堿含量較高、氣空率較低、燒結(jié)比較好的蠟石磚。可這種磚在使用過程中，表面容易起泡，蝕損嚴(yán)重，使用壽命不高。根據(jù)蠟石基本性質(zhì)的研究認(rèn)識到：蠟石灼燒減量少（4%8%），加熱過程中脫水速度緩慢，葉蠟石脫水后結(jié)構(gòu)未被破壞，不發(fā)生新的結(jié)晶作用，體積穩(wěn)定，蠟石可以不用煅燒熟料，直接破碎制磚。19611970年日本多采用SiO2=71%75%，R2O=0.5%1.5%的蠟石直接制磚。通過蠟石質(zhì)襯磚損毀機理的研究得出了堿含量及硅含量與侵蝕率的關(guān)

4、系。有人指出Fe2O3+堿含量為2.1%的蠟石磚轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂肍e2O3+堿為0.6%的低堿蠟石磚。耐侵蝕性提高1.2倍。在SiO2含量方面，看到前蘇聯(lián)、德國成功的使用高硅質(zhì)盛鋼桶內(nèi)襯。而且日本蠟石資源已逐漸枯竭，勢必向高硅防發(fā)展。1970年以后，日本多采用SiO2=75%83%的高硅低堿（<0.6%）蠟石制磚，以及用SiO2=85%92%的高硅蠟石配以30%60%鋯英石粉制成高硅鋯系盛鋼桶投射料。筆者在實驗室條件下，分別采用蠟石生料，850輕燒料，1350煅燒熟料制磚，在制磚工藝條件完全相同的情況下，蠟石生料制品較輕燒制品致密，輕燒制品較熟制品致密，其不同原料制品的顯氣孔率。我國蠟石磚從半

5、工業(yè)試驗開始基本上是采用蠟石生料制磚，加入10%結(jié)合粘土配料，為了減少Fe2O3、K2O、Na2O等雜志成分，有的制品加入5%結(jié)合粘土，或者采用全部蠟石配料。針對礦山資源，洛陽耐火材料研究所和福州耐火材料廠對A1203含亮為14%、15%、17%直到31%的蠟石分別進(jìn)行了制磚試驗及在盛鋼桶上使用觀察，隨著Al2O3含量降低，SiO2含量增加，制品的荷重化點增高，使用效果差別不太明顯。制磚泥料顆粒配比研究得出：30.5mm顆粒60%70%，0.50.088mm顆粒10%20%，<0.088細(xì)粒20%30%的泥料，其制品的體積密度較高，臨界顆粒尺度以3mm為好，改變臨界顆粒尺度，對制品的體積

6、密度影響不大。蠟石硬度小，采用輪碾機或反擊式破碎機組成，就可以配料制轉(zhuǎn)。輪碾機破碎的蠟石顆粒呈圓形、耐火材料表面光滑，制磚泥料容易達(dá)到緊密堆積，使制品的氣孔率較低，制磚泥料一般采用濕碾機濕練，每次混1520min，用260t或300t摩擦壓磚機成型，倒焰窯或隧道窯燒成，燒成溫度通常為1200C左右。福州耐火材料廠為上海寶山鋼鐵總廠容量為300t的大型盛鋼桶生產(chǎn)蠟石質(zhì)襯磚，采用高硅低堿蠟石制磚，其制品的Al2O3含量16%20%左右，SiO277%80%，F(xiàn)e2O3<1%，K2O+Na2O<0.6%，顯氣孔率12%18%，荷重軟化點14801520，耐壓強度4070MPa，耐火度16

7、101650。在蠟石磚的生產(chǎn)過程中，為了提高成型效率，往往加入部分蠟石熟料或廢蠟石磚，采用全部蠟石配料，不加結(jié)合粘土，其配方為：30mm蠟石95%，10mm廢蠟石磚5%，用紙漿、糊精、糖蜜或水玻璃等做結(jié)合劑。蠟石磚質(zhì)地純潔、外觀呈白色、制造工藝簡單、價格便宜、透氣性小、荷重軟化點較高，高溫使用略有膨脹性，對CO氣穩(wěn)定性強，廣泛用于各種爐窯的底部、煙道、火箱、沖天爐、鐵水包，化鐵爐的內(nèi)襯、釉磚、流鋼磚、玻璃熔窯的拱頂、胸墻、噴火口、拱腳、蓄熱寶格子磚，玻璃纖維用語坩堝鑲磚，粒鐵回轉(zhuǎn)爐，精煉有色金屬的氯化爐內(nèi)襯，盛鋼桶內(nèi)座磚，水口磚、步進(jìn)式加熱爐底等，其他爐窯的溫度不太高的部位，受到強堿性之外的其

8、他化學(xué)作用的部位?；蛘呤苣p作用的部位。近年來，日本很重視蠟石質(zhì)盛鋼桶底磚的研究，認(rèn)為高硅低堿蠟石磚荷重軟化點高，與渣的接觸反映少，取得了好的使用效果，基本確定盛鋼桶底磚、連鑄用中間盛鋼桶底磚使用高硅低堿蠟石磚。上海重型機器廠的真空澆注裝置引進(jìn)日本生產(chǎn)工藝技術(shù)，除了中間省鋼桶底外，限流期上圈，鋼錠冒口圈也使用蠟石磚。蠟石可以直接作為耐火混凝土骨料，輕燒或煅燒后的蠟石作耐火材料混凝土骨料更好些。因為蠟石煅燒后，硬度增加、容量減小，具有良好的熱震穩(wěn)定性及較高的強度。冶金建筑研究院試制水玻璃耐火混凝土（不燒磚），烘干耐壓強度僅為13MPa，可是在加熱過程中耐壓強度提高幅度較大，加熱至700后的強度約

9、為烘干耐壓強度的180%，900約為210%，用蠟石做骨料和粉倆里的水玻璃耐火混凝土耐酸度為92.7%。從施工機械化，接生勞動力，節(jié)省能源的觀點出發(fā)，盛鋼桶內(nèi)襯從投資成型開始，以及搗打、噴補修理等，向不定化發(fā)展。蠟石可以作為散狀的投射料、搗打料和噴補料，林武志研究了各種投射料的加熱組織變化及渣滲透的關(guān)系，結(jié)果表明：1500燒成后的顯氣孔率和渣舌頭的關(guān)系為，當(dāng)硅石氣孔率在15%以下，硅質(zhì)蠟石在17%以下時，沒有發(fā)現(xiàn)渣的滲透，；蠟石質(zhì)料，即使氣孔率達(dá)20%以上，也沒有發(fā)現(xiàn)渣的滲透，藤村宗平研究了硅石蠟石水玻璃投射料，在硅石中添加蠟石對抗侵蝕性有好處，干燥和燒成之后，強度增大，抗熔渣和鋼水侵蝕滲透的

10、效果更好，認(rèn)為高硅質(zhì)投射料SI02含量為85%92%最合適，盛鋼桶內(nèi)襯采取自動澆注，蠟石澆注內(nèi)襯的使用壽命是蠟石磚砌筑內(nèi)襯的83.3%，日本拉市澆注料的配方如下;高硅拉市104mm20%41mm30%10.074mm20%<0.074mm30%陶洗的粘土<0.074mm3%(外加)膨潤土<0.074mm1%(外加)膠態(tài)氧化硅1%(外加)對盛鋼桶及其他爐窯內(nèi)襯局部損壞區(qū)域，可以用蠟石作為噴補料進(jìn)行噴補維護(hù)，日本推出的蠟石噴補料配方如下:蠟石>1.0mm20%10.5mm15%0.50.125mm15%<0.125mm5%硅石10.5mm5%0.50.125mm20%

11、<0.125mm20%糊精1%（外加）磷酸鈉1%（外加）選擇Al2O3>23%，F(xiàn)e2O3<0.4%，耐火度>1700C的水鋁石質(zhì)蠟石，高嶺石質(zhì)蠟石質(zhì)蠟石制造玻璃坩堝。目前我國是將高鋁低鐵蠟石經(jīng)石輪干碾機破碎至30目以下再配料，一般玻璃坩堝泥料中，蠟石占30%50%。浙江一家坩堝廠采用青田蠟石與山東焦寶石，蘇州土配料，經(jīng)真空練泥、手工成型、干燥后經(jīng)900燒成的坩堝，表面灰白色，含SiO2<55%,Al2O3>38%,Fe2O3<1.2%,顯氣孔率<33%，耐壓強度>0.8MPa。玻璃坩堝平均使用20多天，煉鋅坩堝平均使用170多天。北京玻璃

12、研究所用蠟石53%，高嶺土25%，紫木節(jié)5%，工業(yè)氧化鋁14%，長石3%的配方，澆注玻璃坩堝，在1600下燒成，熔化窗口玻璃，還可以代替白金坩堝熔化某些光學(xué)玻璃。為了提高盛鋼桶襯的抗侵蝕性，強化基質(zhì)，在蠟石磚配料中加入氧化鉻5%，壽命提高16.1%，加入10%，壽命提高1.21.3倍。天津耐火器廠用蠟石作骨料，炭化硅作粉料，中性化水玻璃作結(jié)合劑制成不燒盛鋼桶襯磚，使用壽命是粘土磚的35倍。鋯英石磚導(dǎo)熱性好，用于盛鋼桶襯磚易掛渣，而且成本高。在蠟石磚里添加鋯英石，即利用鋯英石的抗侵蝕能力，又利用拉市體積膨脹、不掛渣等優(yōu)點，制品成本也不高。日本、澳大利亞大量生產(chǎn)蠟石鋯英石磚，我國也進(jìn)行過這方面的試

13、驗。筆者研究以為：在蠟石磚配料中，鋯英石必須加入20%以上，在加入20%以上時，隨著加入量增加，制品侵蝕率下降，鋯英石60%70%的制品指標(biāo)最好?；毙彝瞥鱿炇営⑹膶＠浞饺缦拢禾烊讳営⑹?lt;0.3mm15%30%<0.15mm20%40%生蠟石14mm30%35%<1mm<20%熟蠟石<1.5mm<10%硅酸鈉粉3%或水玻璃4%制品在50MPA壓力下成型，自然干燥后在80120C下干燥2430H。水井新久在蠟石配料中加入藍(lán)晶石，使用過程奕不掛渣，抗侵蝕能力是蠟石磚的23倍。加入硅線石，高鋁礬土使用效果也很好。含堿亮較高，燒結(jié)性好的絹云母質(zhì)蠟石，可以用來制造高致密的特殊耐火材料，用于爐窯磨損較大的低溫部位。蠟石在硅磚性質(zhì)有比較明顯的影響。硅磚配料中引入1%葉蠟石和3%英石葉蠟石時，硅磚中的石英幾乎完全轉(zhuǎn)化，石英的鱗石英化過程明顯停滯，形成方石英結(jié)構(gòu)，制品有較高的性能指標(biāo)。如變型溫度為165