耐火材料硅鋁質(zhì)耐火材料

1、1如何鑒別耐火原料的種類？如何鑒別耐火原料的種類？l氧化硅，氧化鋁，氧化鈣，氧化鎂，石墨，碳化硅，活性碳l顏色，密度，水化性，耐酸堿性，金相觀察，X射線衍射分析， 第2章 AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系系耐火材料lAl2O3-SiO2系統(tǒng)狀態(tài)圖l硅質(zhì)耐火材料l粘土質(zhì)耐火材料l高鋁質(zhì)耐火材料l氧化鋁耐火材料32.1 AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系統(tǒng)狀態(tài)圖系統(tǒng)狀態(tài)圖45l硅質(zhì)耐火材料硅質(zhì)耐火材料是指以二氧化硅SiO2為主成分的耐火材料。l主要制品：硅磚，不定形硅質(zhì)耐火材料，石英玻璃制品。l酸性耐火材料，抵抗酸性爐渣侵蝕能力強，荷重軟化溫度高，耐磨。導(dǎo)熱性好，

2、在600以上使用時耐熱震性較好，而在600以下使用時耐熱震性很差。l用于焦?fàn)t、玻璃熔窯以及其他熱工設(shè)備。l三種晶型：石英，方石英，鱗石英石英：熔點1600，高溫轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞⒑枉[石英，伴隨體積膨脹；方石英：熔點1723，有利于提高耐火度；鱗石英：熔點1670，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有利于提高荷重軟化溫度2.2 硅質(zhì)耐火材料硅質(zhì)耐火材料l二氧化硅在加熱過程中，在不同的溫度下以不同的晶型存在，在一定條件下相互轉(zhuǎn)變，并伴隨有體積變化。二氧化硅的同素異晶轉(zhuǎn)變遲鈍型轉(zhuǎn)變遲鈍型轉(zhuǎn)變 不可逆不可逆快速型轉(zhuǎn)變快速型轉(zhuǎn)變 可逆可逆2.2 硅質(zhì)耐火材料硅磚生產(chǎn)石英巖石英巖脈石英脈石英石英砂巖石英砂巖燧石巖燧石巖石英砂石英砂硅藻

3、土硅藻土硅灰硅灰原料原料硅石硅石2.2 硅質(zhì)耐火材料工藝特點：工藝特點：使用前原料必須揀選，沖洗。使用前原料必須揀選，沖洗。原料中加入廢硅磚以減少燒成膨脹。原料中加入廢硅磚以減少燒成膨脹。原料不經(jīng)煅燒，直接配用破碎和篩分后的硅石顆粒料和細(xì)粉。原料不經(jīng)煅燒，直接配用破碎和篩分后的硅石顆粒料和細(xì)粉。需加礦化劑需加礦化劑(3%-4%)。硅磚生產(chǎn)工藝流程硅磚生產(chǎn)工藝流程2.2 硅質(zhì)耐火材料硅磚的性質(zhì)和使用 一、一、化學(xué)礦物組成化學(xué)礦物組成2.2 硅質(zhì)耐火材料硅磚的性質(zhì)和使用 二、二、真密度和體積密度真密度和體積密度l一般硅磚的真密度在2.388gcm3以下，優(yōu)質(zhì)硅磚在2.332.34gcm3范圍內(nèi)，硅

4、石為2.652cm3。根據(jù)真密度可以判斷硅磚的礦物組成。l硅磚的體積密度與氣孔率有關(guān)。一般硅磚的顯氣孔率為1725，體積密度為1.8一1.95gcm3。 硅磚的成型壓力愈高，體積密度愈大。增大體積密度可以提高硅磚的結(jié)構(gòu)強度、導(dǎo)熱性和抗渣能力。 2.2 硅質(zhì)耐火材料硅磚的性質(zhì)和使用 三、耐火度耐火度 1600一1730。隨著SiO2含量、晶型、雜質(zhì)種類及數(shù)量的不同而略有變化。SiO2含量愈高耐火度愈高，雜質(zhì)含量愈多則耐火度愈低。四、荷重軟化溫度荷重軟化溫度 一般為1620一1670，與其耐火度接近。影響因素主要是磚中雜質(zhì)種類、數(shù)量和晶型與密實狀況等。 五、高溫體積穩(wěn)定性高溫體積穩(wěn)定性 熱膨脹+晶

5、型轉(zhuǎn)變導(dǎo)致的體積膨脹。2.2 硅質(zhì)耐火材料硅磚的性質(zhì)和使用 六、耐熱震性耐熱震性 在850下水冷僅為12次。其原因在于溫度劇烈變化時，硅磚內(nèi)部的結(jié)晶發(fā)生快速型轉(zhuǎn)變，體積突然膨脹或收縮，產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力所致。 當(dāng)使用溫度在600以上波動時，由于結(jié)晶不發(fā)生快速型轉(zhuǎn)變，耐熱震性較好。七、抗渣性抗渣性 對酸性及弱酸性爐渣和含腐蝕性爐氣的侵蝕有很強的抵抗能力。對含CaO和FeO有一定的抵抗能力。八、使用使用 焦?fàn)t、玻璃熔窯以及其他熱工設(shè)備。用硅磚砌筑焦?fàn)t炭化室隔墻，在高溫下具有良好的穩(wěn)固性和氣密性，使用壽命可達10-15年。2.2 硅質(zhì)耐火材料高密度高導(dǎo)熱性硅磚高密度高導(dǎo)熱性硅磚l為了適應(yīng)焦?fàn)t大型化和強

6、化生產(chǎn)的需要，對焦?fàn)t硅磚的質(zhì)量提出了更高的要求，需要生產(chǎn)密度高、結(jié)構(gòu)強度大和導(dǎo)熱性能高的硅磚。l摻加CuO、Cu20、TiO2、Fe2O3等導(dǎo)熱能力高的金屬氧比物，一般采用高硅質(zhì)原料，經(jīng)高壓成型。l氣孔率為16左右，體積密度超過1.95gcm3。導(dǎo)熱系數(shù)大于18Wm，機械強度高。l隨著金屬氧化物的摻入，硅傳導(dǎo)熱能力顯著提高，但對制品的耐火度、荷重軟化溫度有影響。熔融石英陶瓷熔融石英陶瓷2.2 硅質(zhì)耐火材料熔融石英玻璃制品熔融石英玻璃制品熔融石英陶瓷制品熔融石英陶瓷制品舉例：泥漿澆注熔融石英陶瓷長水口磚舉例：泥漿澆注熔融石英陶瓷長水口磚生產(chǎn)流程：生產(chǎn)流程：原料處理原料處理泥漿制備泥漿制備澆注成型

7、澆注成型干燥干燥燒成燒成2.2 硅質(zhì)耐火材料16一、原料一、原料耐火粘土耐火粘土主要組成為高嶺石（Al2O32SiO22H2O），其余部分為K2O、Na2O、CaO、MgO、TiO2及Fe2O3等雜質(zhì)，含量約為6-7。3（Al2O32SiO22H2O）3A12O3.2SiO24SiO26 H2O高嶺石 莫來石 方石英煅燒高嶺石：煅燒高嶺石： 高嶺石在煅燒時發(fā)生脫水分解、化合、結(jié)晶、晶體長大等一系列物理化學(xué)變化，并伴有較大的體積變化，一般不能直接用來制造磚坯，必須在高溫窯內(nèi)加熱煅燒成熟料方可使用.2.3 粘土質(zhì)耐火材料粘土質(zhì)耐火材料比較比較: : 硅磚原料的使用17二、粘土質(zhì)耐火制品的性質(zhì)二、粘

8、土質(zhì)耐火制品的性質(zhì)1 1、耐火度：、耐火度：1580-17301580-1730特等：耐火度1750一等：耐火度1730二等：耐火度1670 三等：耐火度15801、荷重軟化溫度在1350左右。2高溫體積穩(wěn)定性：殘余收縮一般為0.2一0.7，不超過1。3耐熱震性好，普通粘土磚1100水冷循環(huán)達10次以上，多熟料粘土磚可達50一100次或更高。原因主要是莫來石及整個制品的熱膨脹系數(shù)小(平均4.55.810)，而且比較均勻，過程中不發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變所引起的體積變比。而且熟料顆粒之間尚有許多裂紋，可以緩沖應(yīng)力作用。 18三、粘土磚的用應(yīng)途三、粘土磚的用應(yīng)途 凡無特殊要求的磚體均可用粘土磚砌筑：高爐、熱風(fēng)

9、爐、化鐵爐和電爐等溫度較低部分使用粘土磚。盛鋼桶、澆鑄系統(tǒng)用磚、加熱爐、熱處理爐、燃燒室、煙道、煙囪等均使用粘土磚。尤其適用于溫度變化較大部位。19AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系統(tǒng)狀態(tài)圖系統(tǒng)狀態(tài)圖2.4 2.4 高鋁質(zhì)耐火材料高鋁質(zhì)耐火材料 Al203Al2034848，分為三個等級：I等：A120375II等：A12O3 6075等：A12O3 48一60一、原料：高鋁礬土（主要原料）、三石、工業(yè)氧化鋁等。二、生產(chǎn)工藝特點 與多熟料粘土質(zhì)制品的生產(chǎn)工藝相似。燒成比粘土耐火制品困難得多（二次莫來石化），條件控制更加嚴(yán)格。21三、高鋁質(zhì)耐火材料的性質(zhì)三、高鋁質(zhì)耐火材料的性質(zhì)1

10、耐火度 耐火度波動范圍大，一般為1770一2000，主要受A1203含量的影響，同時耐火度還受雜質(zhì)含量和種類的影響，與制品的礦相結(jié)構(gòu)有關(guān)。2荷重軟化溫度：開始變形溫度大于1400，并隨著Al2O3含量的增加而提高。22 3導(dǎo)熱性 高鋁質(zhì)耐火制品比粘土質(zhì)制品有較高的導(dǎo)熱能力。其原因是高鋁質(zhì)制品中導(dǎo)熱能力很低的玻璃相較少，而導(dǎo)熱能力較好的莫來石和剛玉質(zhì)晶體量增加。 4耐熱震性 850水冷循環(huán)僅35次。主要是由于剛玉的熱膨脹性較莫來石高，而無晶型轉(zhuǎn)化之故。 提高高鋁制品的耐熱震性：改善制品的顆粒結(jié)構(gòu)，降低細(xì)粒料的含量及提高熟料臨界顆粒尺寸和合理級配，以提高制品的耐熱震性。5抗渣性 A12O3為兩性氧

11、化物，既能抵抗酸性爐渣的侵蝕也能低抗堿性爐渣的作用。但抗堿性渣的能力不及鎂質(zhì)材料，卻優(yōu)于粘土質(zhì)材料，并隨莫來石和剛玉質(zhì)含量增加而增強。23四四 高鋁磚的用途高鋁磚的用途 常用來代替高質(zhì)量的粘土磚和硅磚，以提高爐子的壽命。目前主要用于砌筑高爐、熱風(fēng)爐、電爐爐頂、鼓風(fēng)爐、反射爐、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯。此外，高鋁磚還廣泛地用做平爐蓄熱式格子磚、澆注系統(tǒng)用的塞頭、水口磚等。但高鋁磚價格要比粘土磚高，故用粘土磚能夠滿足要求的地方就不必使用高鋁磚。242.5 氧化鋁耐火材料氧化鋁耐火材料原料l工業(yè)氧化鋁拜耳化學(xué)法從高鋁礬土原料中提取l燒結(jié)氧化鋁（-氧化鋁）工業(yè)氧化鋁加轉(zhuǎn)化礦化劑煅燒-Al2O3 -Al2O3 120

12、0-1550l燒結(jié)剛玉工業(yè)氧化鋁在1700-1900 ，梭式窯或隧道窯中燒成，是致密-Al2O3 的多晶體l電熔剛玉25氧化鋁耐火原料的指標(biāo)氧化鋁耐火原料的指標(biāo)lAl2O3含量，雜質(zhì)含量（SiO2，F(xiàn)e2O3，Na2O，酌減)l顆粒組成l物理指標(biāo)通過45微米篩網(wǎng)粉料平均粒徑安息角比表面積真密度堆密度262.5 氧化鋁耐火材料氧化鋁耐火材料l泥漿澆注制品l熱壓注制品l透明氧化鋁陶瓷l擠壓制品l機壓制品l剛玉制透氣磚l電熔澆注剛玉磚272.5 氧化鋁耐火材料氧化鋁耐火材料l泥漿澆注制品選擇原料細(xì)磨與酸洗泥漿澆注成型干燥與脫模燒成l熱壓注制品配料粉料加工制備蠟漿料熱壓鑄脫蠟燒成l機壓制品原料造粒成型

13、（液壓機）燒成28注漿成型法注漿成型法適于制造大型、復(fù)雜、薄壁的產(chǎn)品適于制造大型、復(fù)雜、薄壁的產(chǎn)品基本原理將泥漿灌注到多孔石膏模中，石膏模吸收泥漿中的水分，使泥漿在模壁逐漸固化直至達到所需厚度。注漿法的優(yōu)點不需復(fù)雜的機械設(shè)備，只要簡單的石膏模就可成型能制出任意復(fù)雜外形和大型薄壁注件成型技術(shù)容易掌握注漿法的缺點勞動強度大生產(chǎn)周期長，石膏模占用場地面積大注件密度小，收縮大，燒成時容易變形29(1)空心澆注空心澆注-單面澆注單面澆注 (2)實心澆注實心澆注-雙面澆注雙面澆注(3)壓力澆注壓力澆注(4)真空澆注真空澆注(5)離心澆注離心澆注30l模壓法：適用于厚度不大的圓片、圓環(huán)、耐火磚等。l31氧化

14、鋁輕質(zhì)耐火材料氧化鋁輕質(zhì)耐火材料l氧化鋁空心球及其制品制造空心球：起弧電熔吹球分級與選球結(jié)合劑：硫酸鋁，磷酸二氫鋁，高嶺土密度：1.3-1.7；荷重軟化溫度：1700;重?zé)€：-0.1l燒失法制備的氧化鋁輕質(zhì)磚燒失物：木炭屑，無煙煤，焦炭粉，鋸木屑，木質(zhì)素，聚苯乙烯小珠球顯氣孔率：63-67%，荷重軟化溫度1700 l用泡沫法制造氧化鋁輕質(zhì)磚32氧化鋁纖維及其制品氧化鋁纖維及其制品l耐火纖維的分類及其使用溫度l高溫耐火纖維的種類與性能l氧化鋁纖維l氧化鋁晶須l氧化鋁纖維制品33 耐火纖維的分類及使用溫度無機纖維分類纖維名稱最高使用溫度/非晶質(zhì)硅酸鋁纖維：普通制品高鋁制品含鉻制品120013001400多結(jié)晶氧化鋁纖維氧化鋯纖維碳纖維140016002500單結(jié)晶氧化鎂纖維碳化硅纖維氧化鋁纖維180020001800復(fù)合纖維-鎢硼碳化硅碳化硼170019001700金屬纖維鋼碳素鋼鎢鉬鈹14001400340026001280343536多晶氧化鋁纖維多晶氧化鋁纖維l原料：氯化鋁，醋酸鋁，硫酸鋁l工藝：噴絲法，甩絲法，拉絲法l熱處理：烘干脫水結(jié)晶l使用溫度：1200 ）：2AlCl3+3CO2+3H2OAl2O3(晶須)+3CO+6Cl使用溫度：1800l抗拉強度：38400MPa38氧化鋁纖維