耐火材料常識

1、 耐火材料耐火材料 湖北寶樹 第一章第一章 耐火材料概念耐火材料概念 第二章第二章 耐火材料耐火材料 性質(zhì)性質(zhì) 生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程 第三章第三章 硅酸鋁及剛玉質(zhì)耐火材料硅酸鋁及剛玉質(zhì)耐火材料 第四章第四章 硅質(zhì)耐火材料硅質(zhì)耐火材料 第五章第五章 氧化鎂氧化鈣系耐火材料氧化鎂氧化鈣系耐火材料 第六章第六章 尖晶石耐火材料尖晶石耐火材料 第七章第七章 含鋯耐火材料含鋯耐火材料 第八章第八章 含碳耐火材料含碳耐火材料 第九章第九章 不定形耐火材料不定形耐火材料 第十章第十章 隔熱耐火材料隔熱耐火材料 第十一章第十一章 特種耐火材料特種耐火材料目錄目錄 一、耐火材料的定義一、耐火材料的定義 二、耐火材料

2、的分類二、耐火材料的分類 三、耐火材料的組成三、耐火材料的組成 四、耐火材料的使用性質(zhì)四、耐火材料的使用性質(zhì)第一章 耐火材料 概念 第二章第二章 耐火材料耐火材料 性質(zhì)性質(zhì) 生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程 耐火材料耐火材料是用作高溫窯、爐等熱工設(shè)備，是用作高溫窯、爐等熱工設(shè)備，以及高溫容器和部件的無機非金屬材料，以及高溫容器和部件的無機非金屬材料，耐火度不低于耐火度不低于1580，并在高溫下能承受，并在高溫下能承受相應(yīng)的物理化學(xué)變化及機械作用。相應(yīng)的物理化學(xué)變化及機械作用。一、定義 1. 按化學(xué)成分分為按化學(xué)成分分為 （1）氧化硅質(zhì)（以氧化硅為主）氧化硅質(zhì)（以氧化硅為主 包括硅磚和石英玻璃）；包括硅磚和石英

3、玻璃）； （2）氧化鋁質(zhì)）氧化鋁質(zhì) (以氧化鋁和氧化硅為主以氧化鋁和氧化硅為主 又分為半硅質(zhì)、又分為半硅質(zhì)、粘土質(zhì)和高鋁質(zhì)粘土質(zhì)和高鋁質(zhì))； （3）氧化鎂質(zhì)（又分為鎂磚、鎂鋁磚、鎂硅磚、鎂鈣磚、）氧化鎂質(zhì)（又分為鎂磚、鎂鋁磚、鎂硅磚、鎂鈣磚、鎂鉻磚和鎂碳磚）；鎂鉻磚和鎂碳磚）； 按主成分的化學(xué)性質(zhì)又可分為三類。按主成分的化學(xué)性質(zhì)又可分為三類。 酸性耐火材料酸性耐火材料 中性耐火材料中性耐火材料 堿性耐火材料堿性耐火材料 2雜質(zhì)成分雜質(zhì)成分 在耐火材料在耐火材料(或原料或原料)中含有一定量的中含有一定量的雜質(zhì)。雜質(zhì)。 3添加成分添加成分 礦化劑、穩(wěn)定劑和燒結(jié)劑等。礦化劑、穩(wěn)定劑和燒結(jié)劑等。 灼減

4、：將干燥的材料在規(guī)定溫度條件下加熱時質(zhì)量減灼減：將干燥的材料在規(guī)定溫度條件下加熱時質(zhì)量減少百分率稱為灼減。少百分率稱為灼減。二、主要種類 2. 按礦物成分按礦物成分 （1）白云石質(zhì)）白云石質(zhì) MgCa（CO3）2 （2）橄欖石質(zhì)（）橄欖石質(zhì)（Mg2SiO4） （3）尖晶石質(zhì)（）尖晶石質(zhì)（Fe2MgO4） （4）碳質(zhì)（石墨制品）碳質(zhì)（石墨制品） （5）含鋯質(zhì)（氧化鋯）含鋯質(zhì)（氧化鋯+莫來石莫來石+剛玉）剛玉） （6）特殊耐火材料）特殊耐火材料 （碳化物、氮化物、（碳化物、氮化物、硼化物）硼化物） 3. 按制造方法分為： 塊狀耐火材料; 不定形耐火材料; 燒制耐火材料; 熔鑄耐火材料； 4. 按耐

5、火度分為： 普通（15801770）; 高級（17702000）; 特級（大于2000）； 5. 按化學(xué)性質(zhì)分為： 酸性耐火材料; 中性耐火材料; 堿性耐火材料； 6. 按標(biāo)準(zhǔn)和尺寸分為： 標(biāo)準(zhǔn)磚; 異型磚; 管形材; 耐火器皿； 標(biāo)準(zhǔn)型磚（標(biāo)準(zhǔn)型磚（230 114 65mm）、異型）、異型磚、特異型磚、大異型磚，以及實驗室和磚、特異型磚、大異型磚，以及實驗室和工業(yè)用坩堝、皿、管等特殊制品。工業(yè)用坩堝、皿、管等特殊制品。 7. 按使用場合： 冶金用; 水泥窯用; 玻璃窯用; 陶瓷窯用; 鍋爐用。 1化學(xué)成分：主成分、雜質(zhì)成分（有害）和外加組分（有益）； 2. 物相組成：主晶相、次晶相和基質(zhì)。

6、主晶相主晶相指構(gòu)成制品結(jié)構(gòu)的主體且熔點較高的晶相。指構(gòu)成制品結(jié)構(gòu)的主體且熔點較高的晶相。 基質(zhì)基質(zhì)指耐火材料中大晶體或骨料指耐火材料中大晶體或骨料間隙間隙中存在的中存在的物質(zhì)。物質(zhì)。 按其主晶相和基質(zhì)的成分可以分為兩類按其主晶相和基質(zhì)的成分可以分為兩類: 一類一類是含有晶相和玻璃相的多成分耐火制品；是含有晶相和玻璃相的多成分耐火制品； 一類一類是僅含晶相的多成分的結(jié)晶體。是僅含晶相的多成分的結(jié)晶體。 三、耐火材料的組成耐火材料基本性質(zhì)可歸納為以下四方面：耐火材料基本性質(zhì)可歸納為以下四方面： 1）耐火材料的宏觀性）耐火材料的宏觀性 氣孔氣孔率密度吸水率氣孔氣孔率密度吸水率 2) 耐火材料的力學(xué)性

7、質(zhì)耐火材料的力學(xué)性質(zhì) 常溫耐壓強度常溫耐壓強度 、高溫耐壓強度、抗折強度、高溫耐壓強度、抗折強度、耐磨性耐磨性 。 3) 耐火材料的熱學(xué)及電學(xué)性質(zhì)耐火材料的熱學(xué)及電學(xué)性質(zhì)熱膨脹性熱膨脹性 、導(dǎo)熱性、導(dǎo)熱性 、比熱容、比熱容 、導(dǎo)電性等。、導(dǎo)電性等。 4) 耐火材料的使用性質(zhì)耐火材料的使用性質(zhì)耐火度耐火度 、荷重軟化溫度荷重軟化溫度 、高溫體積穩(wěn)定性高溫體積穩(wěn)定性等。等。 第二章第二章 耐火材料的性質(zhì)耐火材料的性質(zhì) 生產(chǎn)過生產(chǎn)過程程 1氣孔：開孔、閉孔和貫通孔； 2氣孔率：體積百分比 真氣孔率 Pt=（Vc+Vo）/Vb100% 閉氣孔率 Pc= Vc/Vb100% 顯氣孔率 Pa= Vo /V

8、b100% Vc-閉孔體積；Vo-開孔+貫通孔；Vb-材料總體積 Pt= Pc+ Pa一、耐火材料的宏觀性質(zhì) 3密度（g/cm3） 體積密度 d=M/V 視密度或表觀密度 da=M/（Vc+Vt） 真密度 dt=M/Vt Vc-閉孔體積；Vt-除氣孔外的材料體積；V-總體積；M質(zhì)量 4吸水率（%） 是指全部顯氣孔被水填滿時，水的質(zhì)量與干燥材料的質(zhì)量之比。 Wa=（M-Mo）/Mo100% Wa吸水率；M吸水后質(zhì)量；Mo吸水前質(zhì)量 1常溫耐壓強度 S=P/A P材料破壞時的最大壓力；A受壓面積 2高溫耐壓強度 在高于10001200條件下，單位面積所承受的最大壓力。 3抗折強度（抗彎強度、斷裂模

9、量） 材料單位面積所承受的極限彎曲應(yīng)力。 4耐磨性 材料抗機械磨損作用的能力。 二、耐火材料的力學(xué)性質(zhì) 1熱膨脹性 包括線膨脹系數(shù)和體積膨脹系數(shù)； 2導(dǎo)熱性 導(dǎo)熱系數(shù)； 3比熱容 常壓下加熱一公斤材料使之升高1所需要的熱量（kJ） 4導(dǎo)電性 電阻率。碳質(zhì)和碳化硅質(zhì)材料為導(dǎo)體，一般耐火材料為不良導(dǎo)體，但溫度大于1000時導(dǎo)電性明顯提高，熔融時導(dǎo)電能力很強。 三、耐火材料的熱學(xué)及電學(xué)性質(zhì) 1耐火度 材料在高溫作用下達到軟化程度時的溫度。 2荷重軟化溫度 普通材料加恒壓0.2N/mm2下，升溫測其軟化溫度。 3高溫體積穩(wěn)定性 材料重?zé)€變化率和體積變化率。四、耐火材料的使用性質(zhì) 4耐熱震性（抗熱震性

10、） 極限溫差。 5抗渣性 材料在高溫下抵抗熔渣及其它熔融液侵蝕而不易損毀的性能。 6. 耐真空性 材料在真空和高溫下服役時的耐久性，因高溫減壓時耐火材料中有些組分極易揮發(fā)。 原料加工配料混煉（成型）干燥燒成（熔制）（成型）檢驗成品 即耐火材料的生產(chǎn)過程與陶瓷或玻璃的生產(chǎn)過程相似。第二節(jié)第二節(jié) 耐火材料的生產(chǎn)過程耐火材料的生產(chǎn)過程 硅酸鋁質(zhì)耐火材料是以硅酸鋁質(zhì)耐火材料是以A12O3和和SiO2為基為基本化學(xué)組成。根據(jù)制品的本化學(xué)組成。根據(jù)制品的A12O3含量，可含量，可以分為四大類：以分為四大類： 半硅質(zhì)制品：半硅質(zhì)制品： A12O3含量為含量為1530； 粘土質(zhì)制品：粘土質(zhì)制品： A12O3含

11、量為含量為3046； 高鋁質(zhì)制品：高鋁質(zhì)制品： A12O3含量為含量為46； 剛玉質(zhì)制品：剛玉質(zhì)制品： A12O3含量為含量為90的高的高鋁質(zhì)制品。鋁質(zhì)制品。 第三章第三章 硅酸鋁及剛玉質(zhì)耐火材料硅酸鋁及剛玉質(zhì)耐火材料 主要的雜質(zhì)氧化物為主要的雜質(zhì)氧化物為K2O、Na2O、 CaO 、 MgO 、 Fe2O3、TiO2。 作用：降低熔液的生成溫度及其粘度，增作用：降低熔液的生成溫度及其粘度，增大液相的生成量，提高熔液對固相的溶解大液相的生成量，提高熔液對固相的溶解速度和溶解數(shù)量。速度和溶解數(shù)量。 對系統(tǒng)液相形成溫度影響最大的是堿金屬對系統(tǒng)液相形成溫度影響最大的是堿金屬氧化物，氧化物， K2O、

12、Na2O分別使無變點溫度分別使無變點溫度降低降低513724； TiO2使無變量點溫度使無變量點溫度降低降低101107 。二、雜質(zhì)氧化物的影響二、雜質(zhì)氧化物的影響 以天然SiO2質(zhì)巖石為原料，要求雜質(zhì)組分（Al2O3、TiO2、堿金屬氧化物）含量小于2%。 生產(chǎn)工藝與陶瓷相似。用天然產(chǎn)的各種粘土作原料，將一部分粘土預(yù)先煅燒成熟料，并與部分生粘土配合制成的A12O3含量為3046的耐火制品。 一、粘土原料 以粘土礦物(高嶺石礦物為主)為主要成分的粘土作原料，煅燒后的化學(xué)成分為：A12O3 +TiO2不少于30，F(xiàn)e2O3一般不超過2.5。第二節(jié)第二節(jié) 粘土質(zhì)耐火材料粘土質(zhì)耐火材料 1粘土的種類

13、粘土的種類 在耐火材料工業(yè)上應(yīng)用的粘土主要有兩在耐火材料工業(yè)上應(yīng)用的粘土主要有兩類：類： (1)硬質(zhì)粘土硬質(zhì)粘土 (2)軟質(zhì)粘土軟質(zhì)粘土 2粘土的基本性質(zhì)粘土的基本性質(zhì) (1)化學(xué)礦物組成：化學(xué)礦物組成： A12O32SiO22H2O (2)粘土的工藝特性粘土的工藝特性 分散性、可塑性、結(jié)合性、燒結(jié)性。分散性、可塑性、結(jié)合性、燒結(jié)性。 1)分散性：是反映粘土的分散程度。通常分散性：是反映粘土的分散程度。通常用它的顆粒組成或比表面積來表示。用它的顆粒組成或比表面積來表示。 2)可塑性：物料受外力作用后發(fā)生形變而可塑性：物料受外力作用后發(fā)生形變而不破裂，在所施加的外力撤除后，變形的不破裂，在所施加

14、的外力撤除后，變形的形態(tài)仍保留而不恢復(fù)原狀，這種性質(zhì)稱為形態(tài)仍保留而不恢復(fù)原狀，這種性質(zhì)稱為可塑性?？伤苄?。 3)結(jié)合性：是粘土對非塑性材料的粘結(jié)能結(jié)合性：是粘土對非塑性材料的粘結(jié)能力，使成型后的坯體能保持其形狀和具有力，使成型后的坯體能保持其形狀和具有一定機械強度的能力。一定機械強度的能力。 4)燒結(jié)性：粘土經(jīng)適當(dāng)?shù)母邷靥幚砗?，能燒結(jié)性：粘土經(jīng)適當(dāng)?shù)母邷靥幚砗螅塬@得必要的致密度和強度。獲得必要的致密度和強度。 1、生產(chǎn)工藝流程的選擇原則、生產(chǎn)工藝流程的選擇原則 粘土制品生產(chǎn)工粘土制品生產(chǎn)工 藝主要取決于原料的性質(zhì)，制品的質(zhì)量要求，以藝主要取決于原料的性質(zhì)，制品的質(zhì)量要求，以及及 生產(chǎn)規(guī)模大

15、小。生產(chǎn)規(guī)模大小。 根據(jù)我國原料特點，結(jié)合粘土以半軟質(zhì)粘土為根據(jù)我國原料特點，結(jié)合粘土以半軟質(zhì)粘土為 主，適合采用半干機壓成型生產(chǎn)工藝流程。主，適合采用半干機壓成型生產(chǎn)工藝流程。 目前常用的為普通熟料制品和多熟料制品兩種生目前常用的為普通熟料制品和多熟料制品兩種生產(chǎn)產(chǎn) 流程。流程。二、粘土制品的生產(chǎn)工藝要點二、粘土制品的生產(chǎn)工藝要點 2、結(jié)合粘土的選擇、結(jié)合粘土的選擇 對結(jié)合粘土的基本要求對結(jié)合粘土的基本要求 是高可塑性、易燒結(jié)性和較高的耐火性。是高可塑性、易燒結(jié)性和較高的耐火性。 3、坯料的顆粒組成、坯料的顆粒組成 采用采用“兩頭大、中間小兩頭大、中間小” 的緊密配合原則進行。的緊密配合原則

16、進行。 4、干燥和燒成、干燥和燒成 由于成型后磚坯的水分含量較由于成型后磚坯的水分含量較 低，在干燥階段幾乎不發(fā)生收縮，故可采用快速低，在干燥階段幾乎不發(fā)生收縮，故可采用快速干燥干燥 制度。制度。 制品的燒成溫度，一般制品的燒成溫度，一般12501350；對氧化；對氧化鋁含量高的可提高到鋁含量高的可提高到13501380；氧化氣氛；氧化氣氛燒成。燒成。 粘土制品的理化性質(zhì)及高溫性能，主要取決于制粘土制品的理化性質(zhì)及高溫性能，主要取決于制品的化學(xué)組成，隨品的化學(xué)組成，隨A12O3SiO2比增大而提高。比增大而提高。 為了提高粘土制品的高溫性質(zhì)，經(jīng)常采用以下措為了提高粘土制品的高溫性質(zhì)，經(jīng)常采用以

17、下措施：施： 1)對粘土原料進行選礦純化處理，降低雜質(zhì)含量；對粘土原料進行選礦純化處理，降低雜質(zhì)含量； 2)適當(dāng)提高燒成溫度，使制品具有致密結(jié)構(gòu)；適當(dāng)提高燒成溫度，使制品具有致密結(jié)構(gòu)； 3)采用高基質(zhì)采用高基質(zhì)(基質(zhì)中基質(zhì)中A12O3含量接近莫來石組含量接近莫來石組成成)組成結(jié)構(gòu)特征的配料；組成結(jié)構(gòu)特征的配料； 4)采用多熟料配料及混合細磨措施。采用多熟料配料及混合細磨措施。三、粘土制品的性質(zhì)三、粘土制品的性質(zhì) 半硅質(zhì)制品是指含半硅質(zhì)制品是指含A12O3 30、SiO265的半酸性耐火材料。的半酸性耐火材料。 半硅質(zhì)制品的生產(chǎn)工藝和粘土制品相同，半硅質(zhì)制品的生產(chǎn)工藝和粘土制品相同，原料是含有天

18、然石英的原料是含有天然石英的A12O3含量低的硅含量低的硅質(zhì)粘土或原生高嶺土、高嶺土選礦時的尾質(zhì)粘土或原生高嶺土、高嶺土選礦時的尾礦、天然產(chǎn)的蠟石、煤矸石等。礦、天然產(chǎn)的蠟石、煤矸石等。第三節(jié)第三節(jié) 半硅質(zhì)耐火材料半硅質(zhì)耐火材料 在生產(chǎn)上應(yīng)注意以下幾點：在生產(chǎn)上應(yīng)注意以下幾點： 1、利用天然原料時，要根據(jù)原料的性質(zhì)和成、利用天然原料時，要根據(jù)原料的性質(zhì)和成品的使用條件，確定是否加入熟料。品的使用條件，確定是否加入熟料。 2、在燒成時，低溫階段（、在燒成時，低溫階段（1250以下）由以下）由于石英多晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生體積膨脹，同時粘土燒結(jié)收于石英多晶轉(zhuǎn)變產(chǎn)生體積膨脹，同時粘土燒結(jié)收縮，可以互相抵消。高溫

19、時，易熔物生成熔液，縮，可以互相抵消。高溫時，易熔物生成熔液，體積收縮大。體積收縮大。 3、原料內(nèi)石英顆粒細小，則石英在高溫下起、原料內(nèi)石英顆粒細小，則石英在高溫下起強熔劑作用，降低制品的耐火性和熱震穩(wěn)定性。強熔劑作用，降低制品的耐火性和熱震穩(wěn)定性。 4、用蠟石（、用蠟石（A12O34SiO2H2O）原料時，應(yīng)）原料時，應(yīng)根據(jù)蠟石原料的特點來確定其工藝要點根據(jù)蠟石原料的特點來確定其工藝要點。 半硅制品的生產(chǎn)，一方面是擴大原料的綜合利半硅制品的生產(chǎn)，一方面是擴大原料的綜合利 用，另一方面它具有不太大的膨脹性，有利于用，另一方面它具有不太大的膨脹性，有利于 提高砌體的整體性，降低熔渣對磚縫的侵蝕作

20、提高砌體的整體性，降低熔渣對磚縫的侵蝕作 用。另一特點是熔渣與磚面接觸后，能形成厚用。另一特點是熔渣與磚面接觸后，能形成厚 度約度約12mm的粘度很大的硅酸鹽熔融物，阻礙的粘度很大的硅酸鹽熔融物，阻礙 熔渣向磚內(nèi)滲透，從而提高制品的抗熔渣的侵熔渣向磚內(nèi)滲透，從而提高制品的抗熔渣的侵 蝕能力。蝕能力。 用天然產(chǎn)高鋁礬土原料制造的高鋁質(zhì)耐火用天然產(chǎn)高鋁礬土原料制造的高鋁質(zhì)耐火材料，其材料，其Al2O3含量在含量在48以上，通常可以上，通常可分為三類：分為三類： I等：等： Al2O3含量含量75， 等：等： Al2O3含量含量6575； 等：等： Al2O3含量含量4865。 根據(jù)礦物組成可分為：

21、低莫來石質(zhì)根據(jù)礦物組成可分為：低莫來石質(zhì) (包括硅包括硅線石質(zhì)線石質(zhì))、莫來石質(zhì)、莫來石、莫來石質(zhì)、莫來石-剛玉質(zhì)、剛玉剛玉質(zhì)、剛玉-莫來石質(zhì)和剛玉質(zhì)。莫來石質(zhì)和剛玉質(zhì)。第四節(jié)第四節(jié) 用高鋁礬土生產(chǎn)的高鋁質(zhì)耐用高鋁礬土生產(chǎn)的高鋁質(zhì)耐火材料火材料 1、化學(xué)、化學(xué)礦物組成礦物組成 礬土中的礬土中的A12O3含含量在量在4580之間，煅燒后波動于之間，煅燒后波動于4890間；間； 我國高鋁礬土原料的主要礦物組成是一水我國高鋁礬土原料的主要礦物組成是一水鋁石（鋁石（ A12O3H2O ）和高嶺石，還有波）和高嶺石，還有波美石（美石（ g-A12O3H2O ） 、三水鋁石、三水鋁石（ A12O33H2O

22、 ）。）。 一、高鋁礬土原料一、高鋁礬土原料2、高鋁礬土的加熱變化、高鋁礬土的加熱變化 高鋁礬土的加熱變高鋁礬土的加熱變化是所含各礦物加熱變化的綜合反映，可化是所含各礦物加熱變化的綜合反映，可分為三個階段，即分解、二次莫來石化和分為三個階段，即分解、二次莫來石化和重結(jié)晶燒結(jié)過程。重結(jié)晶燒結(jié)過程。 1、礬土熟料的揀選分級、礬土熟料的揀選分級 2、礬土熟料的質(zhì)量要求、礬土熟料的質(zhì)量要求 礬土熟料的質(zhì)量控制，除了要求一定的礬土熟料的質(zhì)量控制，除了要求一定的化學(xué)組成外，還用體積密度值衡量?；瘜W(xué)組成外，還用體積密度值衡量。 特級品特級品3.00； I級品級品2.80； 級品級品2.55； 級品級品2.4

23、5。二、生產(chǎn)工藝要點二、生產(chǎn)工藝要點 3、配方的選擇、配方的選擇 (1)結(jié)合劑。采用軟質(zhì)粘土或半軟質(zhì)粘土結(jié)合劑。采用軟質(zhì)粘土或半軟質(zhì)粘土作結(jié)合劑，同時還加入少量有機結(jié)合劑作結(jié)合劑，同時還加入少量有機結(jié)合劑(如如紙漿廢液等紙漿廢液等)，以改善坯料的成型性能和提，以改善坯料的成型性能和提高坯體的強度。高坯體的強度。 (2)不同級別熟料的混合使用。不同級別熟料的混合使用。 4、顆粒組成高鋁磚料的顆粒組成與多熟料、顆粒組成高鋁磚料的顆粒組成與多熟料粘土磚料相似，采用粗、中、細三級配合。粘土磚料相似，采用粗、中、細三級配合。 顆粒范圍一般為：顆粒范圍一般為： 3.00.5mm(粗粗) 0.50.088m

24、m(中中) 0.088mm(細細)。 三級配合應(yīng)符合三級配合應(yīng)符合“兩頭大、中間小兩頭大、中間小”的原的原則。則。 5、高鋁制品的燒成制品的燒成溫度，主要取、高鋁制品的燒成制品的燒成溫度，主要取 決于礬土原料的燒結(jié)性。決于礬土原料的燒結(jié)性。 生產(chǎn)實踐表明：生產(chǎn)實踐表明： I、等高鋁制品可采用同一燒成溫度。等高鋁制品可采用同一燒成溫度。 用倒焰窯燒成時，一般為用倒焰窯燒成時，一般為14301450，保溫，保溫 40小時；小時；等高鋁磚為等高鋁磚為13901420。用隧道。用隧道 窯燒成時，分別為窯燒成時，分別為15501560及及1450 1500。 燒成在氧化焰中進行。燒成在氧化焰中進行。 高

25、鋁制品的重要工作性質(zhì)是荷重軟化溫高鋁制品的重要工作性質(zhì)是荷重軟化溫度和高度和高 溫蠕變性。溫蠕變性。 高鋁制品的高溫蠕變性用蠕變速率來表高鋁制品的高溫蠕變性用蠕變速率來表示。示。 高鋁磚的蠕變行為，玻璃相起主導(dǎo)作用。高鋁磚的蠕變行為，玻璃相起主導(dǎo)作用。 高鋁制品的熱震穩(wěn)定性差，這與制品的高鋁制品的熱震穩(wěn)定性差，這與制品的物相組物相組 成密切相關(guān)。成密切相關(guān)。三、高鋁制品的性質(zhì)三、高鋁制品的性質(zhì) 定義：用天然硅線石系原料生產(chǎn)的定義：用天然硅線石系原料生產(chǎn)的等高鋁質(zhì)等高鋁質(zhì)制品。制品。 特點：具有荷重軟化溫度高，熱震穩(wěn)定性良好，特點：具有荷重軟化溫度高，熱震穩(wěn)定性良好，耐耐 磨性和抗渣性好。第五節(jié)

26、磨性和抗渣性好。第五節(jié) 硅線石質(zhì)耐火材料硅線石質(zhì)耐火材料 一、原料一、原料 天然產(chǎn)的原料主要有硅線石、紅柱石和藍晶天然產(chǎn)的原料主要有硅線石、紅柱石和藍晶石（石（A12O3SiO2 ）。原料精礦中，）。原料精礦中，A12O3含量含量應(yīng)在應(yīng)在60左右，雜質(zhì)成分總量一般不應(yīng)超過左右，雜質(zhì)成分總量一般不應(yīng)超過23。 第五節(jié)第五節(jié) 硅線石質(zhì)耐火材料硅線石質(zhì)耐火材料 制磚工藝與高鋁磚生產(chǎn)工藝相同。制磚工藝與高鋁磚生產(chǎn)工藝相同。 硅線石和紅柱石直接供制磚料使用，通常硅線石和紅柱石直接供制磚料使用，通常以粉料加入到基質(zhì)中，再與礬土熟料顆粒以粉料加入到基質(zhì)中，再與礬土熟料顆粒料配合成磚料，制成相當(dāng)于料配合成磚料

27、，制成相當(dāng)于等高鋁制品等高鋁制品組成的硅線石質(zhì)耐火材料。組成的硅線石質(zhì)耐火材料。二、生產(chǎn)工藝二、生產(chǎn)工藝 莫來石質(zhì)耐火材料是以人工合成莫來石莫來石質(zhì)耐火材料是以人工合成莫來石為為 原料制成的以莫來石為主晶相的耐火制原料制成的以莫來石為主晶相的耐火制品。品。 莫來石制品主要有兩類，燒結(jié)莫來石制莫來石制品主要有兩類，燒結(jié)莫來石制品和電熔鑄莫來石制品。品和電熔鑄莫來石制品。第六節(jié)第六節(jié) 莫來石質(zhì)耐火材料莫來石質(zhì)耐火材料 1、原料、原料(合成莫來石合成莫來石) 合成莫來石主要合成莫來石主要是采用燒結(jié)法是采用燒結(jié)法 (或電熔法或電熔法)合成。其合成方合成。其合成方法是：選用純凈原料，按莫來石的理論組法是

28、：選用純凈原料，按莫來石的理論組成成(Al2O37l.8，SiO228.2)進行配料，進行配料，經(jīng)過充分細磨、成球經(jīng)過充分細磨、成球(或壓成料塊或壓成料塊)、高溫煅、高溫煅燒燒(或電熔或電熔)而成。而成。一、燒結(jié)法生產(chǎn)莫來石制品一、燒結(jié)法生產(chǎn)莫來石制品 (1)燒結(jié)法合成莫來石。目前國內(nèi)外采用的燒結(jié)法合成莫來石。目前國內(nèi)外采用的配方主要有以下幾種。配方主要有以下幾種。 天然高鋁礬土天然高鋁礬土+高嶺土；高嶺土； 工業(yè)氧化鋁工業(yè)氧化鋁+粘土粘土(高嶺土或蠟石高嶺土或蠟石)； 工業(yè)氧化鋁工業(yè)氧化鋁+硅石；硅石； 工業(yè)氧化鋁工業(yè)氧化鋁+高鋁礬土高鋁礬土(或硅線石系原料或硅線石系原料精礦精礦)； 剛玉剛

29、玉 (-A12O3)+硅石。硅石。 燒結(jié)合成莫來石的生產(chǎn)工藝：燒結(jié)合成莫來石的生產(chǎn)工藝： 1)物料經(jīng)干混、細磨后成球，在回轉(zhuǎn)窯物料經(jīng)干混、細磨后成球，在回轉(zhuǎn)窯中煅燒而成；中煅燒而成； 2)物料經(jīng)濕法細磨，壓濾成坯塊，在回物料經(jīng)濕法細磨，壓濾成坯塊，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒；轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒； 3)將工業(yè)氧化鋁和粘土用可塑法壓成坯將工業(yè)氧化鋁和粘土用可塑法壓成坯塊，干燥后在塊，干燥后在 隧道窯內(nèi)煅燒而成。隧道窯內(nèi)煅燒而成。 燒結(jié)法合成莫來石的工藝因素是原料的燒結(jié)法合成莫來石的工藝因素是原料的純度、細度和純度、細度和 煅燒溫度。煅燒溫度。 (2)電熔合成莫來石電熔合成莫來石。將配料混合后裝入電弧爐將配料混合后裝入

30、電弧爐中熔融合成莫來石熟料。原料為工業(yè)氧化鋁、燒中熔融合成莫來石熟料。原料為工業(yè)氧化鋁、燒結(jié)優(yōu)質(zhì)礬土、高純硅石等。結(jié)優(yōu)質(zhì)礬土、高純硅石等。 采用合成莫來石熟料為顆粒料及細粉，或采用采用合成莫來石熟料為顆粒料及細粉，或采用白剛玉、石英粉以及純凈粘土配制成相當(dāng)于莫來白剛玉、石英粉以及純凈粘土配制成相當(dāng)于莫來石組成的混合細粉。顆粒料和細粉常用配比為：石組成的混合細粉。顆粒料和細粉常用配比為： 顆粒料顆粒料4555，細粉，細粉(0.088mm）5545。 均勻混合后，高壓成型。燒成溫度為均勻混合后，高壓成型。燒成溫度為15501600。 熔鑄莫來石磚主要由高鋁礬土或工業(yè)氧化鋁、熔鑄莫來石磚主要由高鋁礬

31、土或工業(yè)氧化鋁、粘土或硅石進行配料，在電弧爐內(nèi)熔融，再澆鑄粘土或硅石進行配料，在電弧爐內(nèi)熔融，再澆鑄成型及退火制成，其主要礦物成分是莫來石。成型及退火制成，其主要礦物成分是莫來石。 1組成組成 莫來石組成為莫來石組成為3A12O32SiO22Al2O3SiO2，熔融溫度約為，熔融溫度約為18271890間，間，硬度大。硬度大。 二、熔鑄莫來石制品二、熔鑄莫來石制品 雜質(zhì)對熔鑄莫來石制品的影響：雜質(zhì)對熔鑄莫來石制品的影響： (1)鐵的氧化物和鐵的氧化物和TiO2一樣，可以部分地進入莫來石一樣，可以部分地進入莫來石固溶體中，對莫來石的熔點影響不大，但增加玻璃含量，固溶體中，對莫來石的熔點影響不大，

32、但增加玻璃含量，并使鑄件的玻璃相部分染成深色，降低制品的耐火性能。并使鑄件的玻璃相部分染成深色，降低制品的耐火性能。 (2)堿金屬氧化物對莫來石結(jié)晶及熔液影響嚴重，可降堿金屬氧化物對莫來石結(jié)晶及熔液影響嚴重，可降低莫來石含量，產(chǎn)生較多的玻璃相。低莫來石含量，產(chǎn)生較多的玻璃相。 (3)氧化鈣雖影響較小，但也起阻礙莫來石析晶的作用。氧化鈣雖影響較小，但也起阻礙莫來石析晶的作用。 (4)氧化鎂對莫來石析晶影響，次于氧化鈣，少量存在氧化鎂對莫來石析晶影響，次于氧化鈣，少量存在時，使析晶混合物中出現(xiàn)鎂鋁尖晶石、堇青石和剛玉等，時，使析晶混合物中出現(xiàn)鎂鋁尖晶石、堇青石和剛玉等，相應(yīng)地降低莫來石數(shù)量。相應(yīng)地

33、降低莫來石數(shù)量。 2、原料、原料 通常選用高鋁礬土、鐵礬土、工業(yè)氧通常選用高鋁礬土、鐵礬土、工業(yè)氧化鋁及粘土為原料?；X及粘土為原料。 3、配料、配料 考慮在高溫熔融時考慮在高溫熔融時Si02的揮發(fā)和還的揮發(fā)和還原反應(yīng)要消耗部分，故實際配料中鋁硅系數(shù)的控原反應(yīng)要消耗部分，故實際配料中鋁硅系數(shù)的控制值在制值在2.5左右左右 。 4、熔融、熔融 熔融的主要設(shè)備為電弧爐，有固定熔融的主要設(shè)備為電弧爐，有固定式和傾動式兩種。式和傾動式兩種。 5、澆注、澆注 將熔液注入一定形狀和尺寸的模型將熔液注入一定形狀和尺寸的模型中，經(jīng)冷卻成為結(jié)構(gòu)致密、組織均一的制品中，經(jīng)冷卻成為結(jié)構(gòu)致密、組織均一的制品 6、熱處

34、理、熱處理 一般分為結(jié)晶和退火兩個階段。一般分為結(jié)晶和退火兩個階段。 (1)結(jié)晶。對于熔鑄莫來石制品，希望制品內(nèi)部結(jié)晶。對于熔鑄莫來石制品，希望制品內(nèi)部的莫來石結(jié)晶呈纖維狀或細小晶粒，均勻分布。的莫來石結(jié)晶呈纖維狀或細小晶粒，均勻分布。決定晶粒大小的主要因素是冷卻速度。決定晶粒大小的主要因素是冷卻速度。 (2)退火退火(鑄件的冷卻鑄件的冷卻)。析晶后鑄件在冷卻過程。析晶后鑄件在冷卻過程中，由于各部分散熱不均勻，使鑄件內(nèi)部存在溫中，由于各部分散熱不均勻，使鑄件內(nèi)部存在溫度梯度，產(chǎn)生很大應(yīng)力，會造成開裂或缺棱、缺度梯度，產(chǎn)生很大應(yīng)力，會造成開裂或缺棱、缺角的廢品。冷卻速度越大，廢品產(chǎn)生的傾向也越角

35、的廢品。冷卻速度越大，廢品產(chǎn)生的傾向也越大。因此，鑄件必須緩慢冷卻。大。因此，鑄件必須緩慢冷卻。 退火的方法有兩種，自退火及外部供熱退火。退火的方法有兩種，自退火及外部供熱退火。 自退火是依靠鑄模外部的良好隔熱層，常用蛭石自退火是依靠鑄模外部的良好隔熱層，常用蛭石 作隔熱保溫材料層。冷卻速度可由隔熱層的厚度來調(diào)作隔熱保溫材料層。冷卻速度可由隔熱層的厚度來調(diào) 正。緩冷溫度范圍，主要是在正。緩冷溫度范圍，主要是在18001100，一般控，一般控 制在制在6070h。 外部供熱退火常采用隧道式退火爐，冷卻速度可控外部供熱退火常采用隧道式退火爐，冷卻速度可控制在制在100150h。 7、機械加工、機械

36、加工 由于模型形狀不夠正確，澆注時上由于模型形狀不夠正確，澆注時上 下收縮不一致，產(chǎn)生縮孔，以及鑄口及表面皺折等，下收縮不一致，產(chǎn)生縮孔，以及鑄口及表面皺折等， 均需進行切割加工，才能使用。均需進行切割加工，才能使用。 含含A12O3大于大于90的高鋁制品稱為剛玉質(zhì)耐的高鋁制品稱為剛玉質(zhì)耐火材火材 料，亦稱氧化鋁制品。料，亦稱氧化鋁制品。 一、燒結(jié)氧化鋁制品一、燒結(jié)氧化鋁制品 所用原料主要是工業(yè)氧化鋁。工業(yè)氧化鋁難以燒所用原料主要是工業(yè)氧化鋁。工業(yè)氧化鋁難以燒結(jié)，為改善其燒結(jié)性，降低燒結(jié)溫度，需將其高結(jié)，為改善其燒結(jié)性，降低燒結(jié)溫度，需將其高度細粉碎并預(yù)燒，也可加入少量促進燒結(jié)的加入度細粉碎并

37、預(yù)燒，也可加入少量促進燒結(jié)的加入物。物。第七節(jié)第七節(jié) 剛玉質(zhì)耐火材料剛玉質(zhì)耐火材料工業(yè)氧化鋁在使用前應(yīng)在工業(yè)氧化鋁在使用前應(yīng)在13501600預(yù)燒使預(yù)燒使-A1203轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的-Al2O3，并能減少制品的燒成收縮。在，并能減少制品的燒成收縮。在實際預(yù)燒過程中，由于實際預(yù)燒過程中，由于-A1203的轉(zhuǎn)變速度比較緩慢，的轉(zhuǎn)變速度比較緩慢，可加入可加入13的硼酸的硼酸(H3BO3)，以促進其更好地轉(zhuǎn)變?yōu)椋源龠M其更好地轉(zhuǎn)變?yōu)?Al2O3，并可降低預(yù)燒溫度，縮短保溫時間和提高原，并可降低預(yù)燒溫度，縮短保溫時間和提高原料的純度料的純度(原料中的原料中的Na20和和H3BO3作用，生成揮發(fā)性

38、化作用，生成揮發(fā)性化合物硼酸鈉一并跑掉合物硼酸鈉一并跑掉)。缺點是燒后材料變硬，不易細。缺點是燒后材料變硬，不易細磨。目前廣泛采用球磨機和振動磨機細磨加工。磨。目前廣泛采用球磨機和振動磨機細磨加工。 成型方法則根據(jù)制品用途、性質(zhì)要求、形狀尺寸成型方法則根據(jù)制品用途、性質(zhì)要求、形狀尺寸確定：確定： 1、應(yīng)用水懸浮液、應(yīng)用水懸浮液(泥漿泥漿)在石膏模內(nèi)進行泥漿在石膏模內(nèi)進行泥漿澆注成型澆注成型(坩堝、管子及其他中空制品坩堝、管子及其他中空制品)。 2、形狀復(fù)雜、尺寸小的制品采用熱壓注或擠、形狀復(fù)雜、尺寸小的制品采用熱壓注或擠壓法成型，在坯料中需加入增塑劑壓法成型，在坯料中需加入增塑劑(如石蠟、糊如

39、石蠟、糊精、羧甲基纖維素、聚乙烯醇等精、羧甲基纖維素、聚乙烯醇等)。 3、大型制品可采用機壓或氣錘搗打成型。、大型制品可采用機壓或氣錘搗打成型。 制品在制品在16001800燒成，根據(jù)原料的分散燒成，根據(jù)原料的分散度、加入物以及制品的用途和性能要求，采用不度、加入物以及制品的用途和性能要求，采用不同的燒成制度。同的燒成制度。 二、再結(jié)合燒結(jié)剛玉制品二、再結(jié)合燒結(jié)剛玉制品 是以燒結(jié)氧化鋁（燒結(jié)剛玉）為顆粒料，與是以燒結(jié)氧化鋁（燒結(jié)剛玉）為顆粒料，與剛玉細粉配制成泥料，經(jīng)成型、干燥和燒成的制剛玉細粉配制成泥料，經(jīng)成型、干燥和燒成的制品，亦稱剛玉熟料耐火材料。品，亦稱剛玉熟料耐火材料。 1、燒結(jié)剛玉

40、、燒結(jié)剛玉 以工業(yè)氧化鋁為原料以工業(yè)氧化鋁為原料細磨細磨 ( 85) 酸洗除鐵酸洗除鐵加入適量有機加入適量有機結(jié)合劑結(jié)合劑用半干壓制或可塑法制成坯體用半干壓制或可塑法制成坯體大于大于1700高溫窯內(nèi)燒成高溫窯內(nèi)燒成燒成收縮率為燒成收縮率為1820。 也可將細磨后的工業(yè)氧化鋁粉壓球也可將細磨后的工業(yè)氧化鋁粉壓球(球直徑球直徑2025mm)后，經(jīng)后，經(jīng)200以上溫度干燥，在豎窯以上溫度干燥，在豎窯內(nèi)燒成，同樣可制得燒結(jié)的剛玉熟料。內(nèi)燒成，同樣可制得燒結(jié)的剛玉熟料。 2、生產(chǎn)工藝要點、生產(chǎn)工藝要點 (1)泥料組成。高純燒結(jié)剛玉制品中，顆粒料和泥料組成。高純燒結(jié)剛玉制品中，顆粒料和細粉應(yīng)采用同一成分的

41、純剛玉熟料細粉應(yīng)采用同一成分的純剛玉熟料(細粉也可采細粉也可采用用-Al2O3型的細小晶粒的氧化鋁型的細小晶粒的氧化鋁)。 泥料的顆粒組成按緊密堆積原則選擇，以大顆泥料的顆粒組成按緊密堆積原則選擇，以大顆粒為骨架，中、小顆粒及細粉，逐級填充到互相粒為骨架，中、小顆粒及細粉，逐級填充到互相接觸的各級顆粒的空隙中。接觸的各級顆粒的空隙中。 泥料應(yīng)進行非常充分的混練；必要時困料；泥泥料應(yīng)進行非常充分的混練；必要時困料；泥料水分一般波動于料水分一般波動于58。 (2)成型。成型。 1)形狀復(fù)雜、尺寸較大的制品，采用氣錘搗打或振形狀復(fù)雜、尺寸較大的制品，采用氣錘搗打或振動成型；動成型； 2)普通制品采用

42、半干壓成型，需在高壓力下進行，根普通制品采用半干壓成型，需在高壓力下進行，根據(jù)我國采用的設(shè)備條件，一般在據(jù)我國采用的設(shè)備條件，一般在80120MPa成型壓力成型壓力下成型即可；下成型即可； 3)特殊制品則用特殊設(shè)計的模具，采用流體等靜壓成特殊制品則用特殊設(shè)計的模具，采用流體等靜壓成型。型。 (3)燒成。燒成。 剛玉熟料制品必須在高溫下燒成。燒成溫度界于剛玉熟料制品必須在高溫下燒成。燒成溫度界于16501800之間，有時達到之間，有時達到1850。 以電熔剛玉熟料為顆粒料，電熔剛玉細粉或燒以電熔剛玉熟料為顆粒料，電熔剛玉細粉或燒結(jié)剛玉細粉為基質(zhì)，配合制成的再結(jié)合燒結(jié)制品。結(jié)剛玉細粉為基質(zhì)，配合制

43、成的再結(jié)合燒結(jié)制品。 1、電熔剛玉、電熔剛玉 電熔剛玉有兩類，即棕剛玉電熔剛玉有兩類，即棕剛玉(亦亦稱青剛玉稱青剛玉)和白剛玉。棕剛玉系采用天然高鋁礬和白剛玉。棕剛玉系采用天然高鋁礬土作原料土作原料(無煙煤為還原劑無煙煤為還原劑)；白剛玉則用工業(yè)氧；白剛玉則用工業(yè)氧化鋁熔融而成化鋁熔融而成(氧化氣氛氧化氣氛)。三、再結(jié)合電熔剛玉制品三、再結(jié)合電熔剛玉制品 2、生產(chǎn)工藝要點、生產(chǎn)工藝要點 (1)電熔剛玉的揀選；電熔剛玉的揀選；(棕棕:硅鐵合金；白硅鐵合金；白: 氧化鋁氧化鋁) (2)棕剛玉在使用前預(yù)先進行煅燒；棕剛玉在使用前預(yù)先進行煅燒； (3)電熔剛玉塊的加工處理；電熔剛玉塊的加工處理； (4

44、)配料、混合和成型；配料、混合和成型； (5)燒成（燒成（1800） 。 鋁碳質(zhì)制品是用高鋁材質(zhì)熟料摻加一定數(shù)量的碳鋁碳質(zhì)制品是用高鋁材質(zhì)熟料摻加一定數(shù)量的碳素材料制成的。素材料制成的。 高鋁材質(zhì)一般選用特級或高鋁材質(zhì)一般選用特級或級優(yōu)質(zhì)礬土熟料作顆級優(yōu)質(zhì)礬土熟料作顆粒料，剛玉作細粉；粒料，剛玉作細粉； 碳材料的加入可降低制品的氣孔率，提高高溫強碳材料的加入可降低制品的氣孔率，提高高溫強度、抗侵蝕性和耐熱沖擊性等。度、抗侵蝕性和耐熱沖擊性等。第八節(jié)第八節(jié) 鋁碳質(zhì)制品鋁碳質(zhì)制品 1、原材料的選擇、原材料的選擇 （1）顆粒料：燒結(jié)氧化鋁、燒結(jié)板狀氧化鋁、）顆粒料：燒結(jié)氧化鋁、燒結(jié)板狀氧化鋁、電熔剛

45、玉及特、電熔剛玉及特、級礬土熟料；細粉：剛玉、電級礬土熟料；細粉：剛玉、電熔莫來石、燒結(jié)合成莫來石、合成鋯莫來石。熔莫來石、燒結(jié)合成莫來石、合成鋯莫來石。 （2）摻加的碳材料，鱗片狀石墨為佳，或高純）摻加的碳材料，鱗片狀石墨為佳，或高純熱解石墨。熱解石墨。 （3）抗氧化劑有金屬鋁粉、硅粉、碳化硅粉。）抗氧化劑有金屬鋁粉、硅粉、碳化硅粉。 （4）結(jié)合劑：樹脂、焦油、瀝青等。）結(jié)合劑：樹脂、焦油、瀝青等。 2、生產(chǎn)工藝要點、生產(chǎn)工藝要點 （1）滑板磚中氧化鋁）滑板磚中氧化鋁60-80%；石墨；石墨8-15% ；鋁、硅粉鋁、硅粉2-4%；碳化硅粉；碳化硅粉4-6%；樹脂；樹脂4-8%；固；固化劑的加

46、入量為結(jié)合劑的化劑的加入量為結(jié)合劑的5%左右。長水口及浸左右。長水口及浸入式水口的抗熱震要求高，故石墨量可達入式水口的抗熱震要求高，故石墨量可達20-30% ；可引入；可引入5-7%的氧化鋯增韌。的氧化鋯增韌。 （2）混合和成型，先干混顆粒料，加入結(jié)合劑）混合和成型，先干混顆粒料，加入結(jié)合劑濕混均勻后，再加入混合細粉并充分混練。濕混均勻后，再加入混合細粉并充分混練。 （3）燒成，制品必須在還原火焰下燒成。）燒成，制品必須在還原火焰下燒成。 （4）制品的加工：中溫瀝青浸漬、鉆孔、鐵皮）制品的加工：中溫瀝青浸漬、鉆孔、鐵皮箍，表面涂防氧化涂層等。箍，表面涂防氧化涂層等。 硅質(zhì)耐火材料以二氧化硅為主

47、要成分，包括硅磚、硅質(zhì)耐火材料以二氧化硅為主要成分，包括硅磚、特種硅磚、石英玻璃及其制品。特種硅磚、石英玻璃及其制品。 特點：硅質(zhì)制品屬于酸性耐火材料，對酸性爐渣抵特點：硅質(zhì)制品屬于酸性耐火材料，對酸性爐渣抵抗力強，但受堿性渣強烈侵蝕，易被含抗力強，但受堿性渣強烈侵蝕，易被含Al203、K2O、Na2O等氧化物作用而破壞，對等氧化物作用而破壞，對CaO、FeO、Fe203等等氧化物有良好的抵抗性。硅磚荷重變形溫度高，波動在氧化物有良好的抵抗性。硅磚荷重變形溫度高，波動在16401680間，接近鱗石英，方石英的熔點間，接近鱗石英，方石英的熔點(1670、1723)；殘余膨脹保證了砌筑體有良好的氣

48、密性和結(jié)；殘余膨脹保證了砌筑體有良好的氣密性和結(jié)構(gòu)強度。構(gòu)強度。 最大的缺點是熱震穩(wěn)定性低，耐火度不高。最大的缺點是熱震穩(wěn)定性低，耐火度不高。 用途：主要用于焦?fàn)t，玻璃熔窯，酸性煉鋼爐等。用途：主要用于焦?fàn)t，玻璃熔窯，酸性煉鋼爐等。第四章第四章 硅質(zhì)耐火材料為典型的酸性硅質(zhì)耐火材料為典型的酸性耐火材料。耐火材料。 一、二氧化硅的相變 不同晶型之間的轉(zhuǎn)變稱為遲鈍型轉(zhuǎn)變，如：石英鱗石英方英石。是不可逆的。 同一晶型之間的轉(zhuǎn)變稱為快速型轉(zhuǎn)變，如：石英石英石英。是可逆的。 二、硅磚的生產(chǎn) 以天然SiO2質(zhì)巖石為原料，要求雜質(zhì)組分（Al2O3、TiO2、堿金屬氧化物）含量小于2%。 生產(chǎn)工藝與陶瓷相似。

49、 三、硅磚的性質(zhì)和使用 1SiO293%，鱗石英：30%70%，方英石：20%80%，石英：3%15%，玻璃相：4%14%。 2真密度小于2.38g/cm3,體積密度：1.801.95 g/cm3. 3使用性質(zhì)：耐火度 16901730，摻雜時 16201670，耐酸性高，抗熱震性很差，850冷水兩次。主要用在玻璃窯。 鱗石英具有較高的體積穩(wěn)定性。硅磚中鱗石英鱗石英具有較高的體積穩(wěn)定性。硅磚中鱗石英 具有矛頭狀雙晶相互交錯的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。因而使磚具有矛頭狀雙晶相互交錯的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。因而使磚 具有較高的荷重軟化點及機械強度。具有較高的荷重軟化點及機械強度。 一般希望燒成后硅磚中含大量鱗石英，方石英

50、一般希望燒成后硅磚中含大量鱗石英，方石英 次之，而殘余石英愈少愈好。在硅磚生產(chǎn)中石英的次之，而殘余石英愈少愈好。在硅磚生產(chǎn)中石英的 轉(zhuǎn)變程度用密度衡量，硅磚的密度一般應(yīng)小于轉(zhuǎn)變程度用密度衡量，硅磚的密度一般應(yīng)小于 2.38gcm3，優(yōu)質(zhì)硅磚的密度在，優(yōu)質(zhì)硅磚的密度在2.322.36gcm3 之間。之間。 三、與硅磚性質(zhì)有關(guān)的物系三、與硅磚性質(zhì)有關(guān)的物系 在硅磚制造和使用過程中在硅磚制造和使用過程中SiO2可能與原料內(nèi)可能與原料內(nèi)雜質(zhì)，磚內(nèi)不同數(shù)量和性質(zhì)的加入物以及在使用雜質(zhì)，磚內(nèi)不同數(shù)量和性質(zhì)的加入物以及在使用過程中所接觸的各種氧化物發(fā)生作用。就硅磚來過程中所接觸的各種氧化物發(fā)生作用。就硅磚來

51、說最有害的雜質(zhì)是說最有害的雜質(zhì)是R20(K20，Na2O)，A1203，其次為其次為Ti02，F(xiàn)e0，MnO、CaO的熔劑作用較弱，的熔劑作用較弱，可作為制造硅磚的礦化劑，不致顯著降低硅磚的可作為制造硅磚的礦化劑，不致顯著降低硅磚的耐火度，硅磚在使用過程中對這些物質(zhì)的侵蝕也耐火度，硅磚在使用過程中對這些物質(zhì)的侵蝕也有一定的抵抗力。有一定的抵抗力。 制造硅磚的礦物原料是含制造硅磚的礦物原料是含SiO296以上的硅質(zhì)巖以上的硅質(zhì)巖 石。此外還有石灰、礦化劑和有機結(jié)合劑等加入物。石。此外還有石灰、礦化劑和有機結(jié)合劑等加入物。 一、硅石原料一、硅石原料 工業(yè)上通常將硅質(zhì)巖石叫硅石，它是工業(yè)塊狀硅工業(yè)上

52、通常將硅質(zhì)巖石叫硅石，它是工業(yè)塊狀硅 酸質(zhì)礦物原料的總稱，也稱為石英巖。硅石中主要礦酸質(zhì)礦物原料的總稱，也稱為石英巖。硅石中主要礦 物是石英物是石英SiO2，其它成分均為雜質(zhì)礦物。工業(yè)上用的，其它成分均為雜質(zhì)礦物。工業(yè)上用的 硅石原料有膠結(jié)硅石硅石原料有膠結(jié)硅石(膠結(jié)石英巖膠結(jié)石英巖)和結(jié)晶硅石和結(jié)晶硅石(結(jié)晶結(jié)晶 石英巖石英巖)。第二節(jié)第二節(jié) 原料及其性質(zhì)原料及其性質(zhì) 在評價硅石原料質(zhì)量和確定工藝條件時，應(yīng)根據(jù)具體原料性能在評價硅石原料質(zhì)量和確定工藝條件時，應(yīng)根據(jù)具體原料性能特點進行綜合分析。如快速轉(zhuǎn)變硅石燒成溫度應(yīng)降低一些，礦化特點進行綜合分析。如快速轉(zhuǎn)變硅石燒成溫度應(yīng)降低一些，礦化劑少加

53、一點；對于難轉(zhuǎn)變的硅石，采取細顆粒配料并加入適量的劑少加一點；對于難轉(zhuǎn)變的硅石，采取細顆粒配料并加入適量的鐵礦化劑，會顯著減弱膨脹作用和加速轉(zhuǎn)變。不致密的硅石不能鐵礦化劑，會顯著減弱膨脹作用和加速轉(zhuǎn)變。不致密的硅石不能用于制造重要用途的硅磚，但可磨成細粉與致密硅石配合使用。用于制造重要用途的硅磚，但可磨成細粉與致密硅石配合使用。對燒成時低熱穩(wěn)定的易松散的原料，可采取較細的顆粒配料，添對燒成時低熱穩(wěn)定的易松散的原料，可采取較細的顆粒配料，添加礦化劑以及緩慢加熱等調(diào)整燒成條件等方法，使其在低溫下坯加礦化劑以及緩慢加熱等調(diào)整燒成條件等方法，使其在低溫下坯體內(nèi)有適當(dāng)成分熔液等顯著減弱其松散程度來解決體

54、內(nèi)有適當(dāng)成分熔液等顯著減弱其松散程度來解決 。 在工廠生產(chǎn)實踐中質(zhì)量好的硅石是：在工廠生產(chǎn)實踐中質(zhì)量好的硅石是： 1) 組織結(jié)構(gòu)致密，有貝殼狀缺口，白色，組織結(jié)構(gòu)致密，有貝殼狀缺口，白色，塊度為塊度為 25300毫米。毫米。 2) 顯微結(jié)構(gòu)為結(jié)晶石英。顯微結(jié)構(gòu)為結(jié)晶石英。 3) SiO2含量高，雜質(zhì)少。含量高，雜質(zhì)少。 4) 原料的耐火度高。原料的耐火度高。 5) 硅石致密、強度高，也就是說吸水率、氣硅石致密、強度高，也就是說吸水率、氣孔率都低。孔率都低。 6) 硅石的轉(zhuǎn)化速度慢，真比重大。硅石的轉(zhuǎn)化速度慢，真比重大。 硅磚生產(chǎn)的工藝流程大體上與粘土磚的工藝流程硅磚生產(chǎn)的工藝流程大體上與粘土磚

55、的工藝流程相似。不同點在于前者增加了石灰和礦化劑的制相似。不同點在于前者增加了石灰和礦化劑的制備系統(tǒng)。備系統(tǒng)。 一、顆粒組成的選擇一、顆粒組成的選擇 硅質(zhì)坯體加熱時的松散和燒結(jié)能力取決于顆硅質(zhì)坯體加熱時的松散和燒結(jié)能力取決于顆粒組成中粗細兩種粒度的性質(zhì)和數(shù)量。粒組成中粗細兩種粒度的性質(zhì)和數(shù)量。 采用細顆粒組成的磚坯時，在燒成時有利于采用細顆粒組成的磚坯時，在燒成時有利于減少膨脹，減少磚體的裂紋和體積變化，提高成減少膨脹，減少磚體的裂紋和體積變化，提高成品率，還可提高制品中鱗石英的含量，但泥料顆品率，還可提高制品中鱗石英的含量，但泥料顆粒過細，也將導(dǎo)致硅磚氣孔率的提高。粒過細，也將導(dǎo)致硅磚氣孔率

56、的提高。 一般硅磚的臨界粒度以一般硅磚的臨界粒度以23mm為宜。為宜。第三節(jié)第三節(jié) 硅磚的生產(chǎn)工藝要點硅磚的生產(chǎn)工藝要點 二、成型：二、成型： 硅磚成型的特點表現(xiàn)在硅磚坯料成型特性硅磚成型的特點表現(xiàn)在硅磚坯料成型特性和硅磚磚型形狀復(fù)雜與質(zhì)量差別大等方面。硅質(zhì)和硅磚磚型形狀復(fù)雜與質(zhì)量差別大等方面。硅質(zhì)坯料是質(zhì)硬、結(jié)合性和可塑性低的瘠性料，因此坯料是質(zhì)硬、結(jié)合性和可塑性低的瘠性料，因此它受壓而致密的能力低。硅質(zhì)坯料的成型性能受它受壓而致密的能力低。硅質(zhì)坯料的成型性能受其顆粒組成、水分和加入物的影響。調(diào)整這些因其顆粒組成、水分和加入物的影響。調(diào)整這些因素可以改善坯料的成型性能。對任何組成的坯料，素可

57、以改善坯料的成型性能。對任何組成的坯料，增加成型壓力都會提高硅磚密度。為了保證制得增加成型壓力都會提高硅磚密度。為了保證制得致密磚坯，成型壓力應(yīng)不低于致密磚坯，成型壓力應(yīng)不低于100150MPa。 三、燒成三、燒成 硅磚在燒成過程中發(fā)生相變，并有較大的體積變硅磚在燒成過程中發(fā)生相變，并有較大的體積變 化，加上磚坯在燒成溫度下形成的熔液量較少化，加上磚坯在燒成溫度下形成的熔液量較少(約約10 左右左右)，使其燒成較其它耐火材料困難得多。硅磚，使其燒成較其它耐火材料困難得多。硅磚 的燒成制度與磚坯在燒成過程中所發(fā)生的一系列物理的燒成制度與磚坯在燒成過程中所發(fā)生的一系列物理 化學(xué)變化，加入物的數(shù)量和

58、性質(zhì)，坯體的形狀大小以化學(xué)變化，加入物的數(shù)量和性質(zhì)，坯體的形狀大小以 及燒成窯的特性等因素有關(guān)。及燒成窯的特性等因素有關(guān)。 1、硅磚在燒成過程中的物理化學(xué)變化、硅磚在燒成過程中的物理化學(xué)變化 在在150以下從磚坯中排出殘余水分以下從磚坯中排出殘余水分 在在450時，時，Ca(OH)2開始分解；開始分解；450500時時Ca(OH)2脫水完畢，硅石顆粒與石灰的結(jié)合破壞，脫水完畢，硅石顆粒與石灰的結(jié)合破壞，坯體強度大為降低。坯體強度大為降低。 在在550650范圍內(nèi)，范圍內(nèi)， 石英轉(zhuǎn)變?yōu)槭⑥D(zhuǎn)變?yōu)槭?，石英，由于轉(zhuǎn)變過程中伴有由于轉(zhuǎn)變過程中伴有0.82的體積膨脹，故石英的體積膨脹，故石英晶體將出現(xiàn)

59、密度不等的顯微裂紋。晶體將出現(xiàn)密度不等的顯微裂紋。 在在600700間，間，CaO與與SiO2的固相反應(yīng)開始，的固相反應(yīng)開始，磚坯強度有所增加，反應(yīng)式為：磚坯強度有所增加，反應(yīng)式為： 2CaO+Si02 一一2CaOSiO2 2CaOSi02+Si022(CaOSi02) 至至10001100有固熔體狀有固熔體狀-CaOSi02與與FeOSiO2生成。生成。 -CaOSiO2+FeOSiO2GaOSiO2FeOSiO2 從從l100開始，石英的轉(zhuǎn)變速度大大增加，磚坯開始，石英的轉(zhuǎn)變速度大大增加，磚坯的密度也顯著下降，此時磚坯體積由于石英轉(zhuǎn)變的密度也顯著下降，此時磚坯體積由于石英轉(zhuǎn)變?yōu)榈兔芏茸凅w

60、而大為增加。雖然此時液相量也在為低密度變體而大為增加。雖然此時液相量也在不斷增加，但在不斷增加，但在11001200范圍內(nèi)仍易產(chǎn)生范圍內(nèi)仍易產(chǎn)生裂紋。裂紋。 在在13001350時，由于鱗石英和方石英數(shù)時，由于鱗石英和方石英數(shù)量增加，磚坯的密度降低得很多。此時液相粘度量增加，磚坯的密度降低得很多。此時液相粘度仍較大，對內(nèi)應(yīng)力的抵抗性還弱，生成裂紋的可仍較大，對內(nèi)應(yīng)力的抵抗性還弱，生成裂紋的可能性存在。能性存在。 當(dāng)加熱到當(dāng)加熱到13501430時，石英的轉(zhuǎn)變程度和由此時，石英的轉(zhuǎn)變程度和由此產(chǎn)生的磚體膨脹大大增強，在這一溫度范圍內(nèi)，加產(chǎn)生的磚體膨脹大大增強，在這一溫度范圍內(nèi)，加熱得愈緩慢，石英