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    耐火磚生產廠家技術專題

    硅磚原料配制,晶相及應用介紹

    編輯:耐火磚???瀏覽:???時間:2020-09-26


    熱風爐用硅磚入窯燒制
     
    硅磚是比較常見的硅石耐火材料,因其具有較高的高溫強度和荷重軟化溫度,較好的抗高溫蠕變性及較強的抗酸性渣侵蝕能力等優良的性能,在工業生產中廣泛應用。
     
    硅磚晶相
     
    硅磚中一般存在3種晶相,分別是鱗石英、方石英和少量的殘余石英且真密度依次增大。一般來說,真密度、熱膨脹系數、鱗石英和殘余石英的含量是表征硅磚關鍵的性能指標。燒成過程中石英轉化為體積穩定的鱗石英和高溫性能優異的方石英的程度越大,則殘余石英含量越少,硅磚的真密度越小,則高溫體積穩定性越好,使用過程中的再膨脹也越小。
     
    原料種類的選擇
    適合于耐火材料的硅石主要是石英巖,根據其組織結構種類可分為結晶硅石和膠結硅石。一般來說,結晶硅石純度較高,生料密度大,石英結晶顆粒較大,加熱時轉變速度較慢;膠結硅石常含少量雜質,純度相對較低,且膠結硅石中的石英顆粒結晶較小,膠結物含量較多,加熱時轉化速度較快。因此,應根據硅石原料的特點,制定合理的生產工藝,生產適合不同用途的硅磚。
    結晶硅石和膠結硅石各有優缺點,將兩者復合配料,發揮各自的優點也是一個良好的選擇。
     
    礦化劑的選擇
    在硅磚生產過程中,常引入一定量的礦化劑,其作用主要是利用礦化劑和SiO2或其他雜質形成低熔點的高溫液相,促使石英在燒成過程中轉化為鱗石英和方石英,同時可以緩沖燒成過程中相變過快引起體積急劇膨脹而導致制品的松散和開裂。
    目前,廣泛采用的礦化劑是石灰和鐵鱗。石灰通常以石灰乳的形式加入,它既能增加成型后磚坯的強度,也可在燒成低溫階段(600~700℃)與SiO2反應而使磚坯強度有所增加,在1100℃以后生成的假硅灰石可與其他礦化劑生成液相,使石英向鱗石英轉化。鐵鱗常常與石灰同時作為礦化劑加入,可以顯著降低液相出現的溫度和黏度,減少制品裂紋。為使鐵鱗在配料中均勻分布達到良好的礦化效果,要求粒度≤0.088mm的質量分數>80%。除了石灰和鐵鱗外,螢石和長石復合、MnO2、及C3S也被證明在促進鱗石英的形成過程中具有積極影響。
    除了礦化劑的種類,礦化劑的粒度也較為重要。礦化劑的粒度越細,其在硅質原料中分布越均勻,其作用效果越好。納米級礦化劑分散性好,礦化效率更高,使得硅質產品內部顆粒本身以及顆粒間在晶型轉變過程中伴隨的體積膨脹與收縮的同步性更好,減少了由于體積應力造成的裂紋孔隙,同時改善硅磚的物理和力學性能,減小硅質制品的真密度,降低制品中殘余石英的含量。
     
    添加物的引入
    針對不同用途,硅磚的某些性能如導熱性、耐磨性和抗熱震性等需要進一步加強。此時,除了合理選擇硅石原料和加入合適的礦化劑外,還需要引入一定量的添加物以達所需效果。
    在硅磚中加入SiC可促進鱗石英的形成,降低硅磚的熱膨脹率和蠕變速率,提高硅磚的熱導率及高溫抗折強度;加入Si3N4可提高硅磚的熱震穩定性,在加入量為5%時具有較高的鱗石英含量以及致密的顯微結構;金屬及其氧化物作為添加劑如TiO2加入硅質耐火材料可降低材料的顯氣孔率,提高體積密度,減少殘余石英含量,增加鱗石英含量,優化材料強度和耐火性能。
     
    應用
    1熱風爐,硅磚在大型高爐熱風爐上應用廣泛。熱風爐高溫區域包括拱頂和格子磚的上部,主要是燃料燃燒空間及周邊區域,此區域的溫度始終穩定在高溫段,波動較小,以砌筑硅磚為主。
    高爐熱風爐高溫部位用硅磚主要以鱗石英為主晶相,具有以下的特點:
    ①在長期高溫并有負荷的條件下,體積穩定,高溫蠕變率低,可連續使用一個甚至兩個高爐爐役;
    ②600℃以上有良好的抗熱震性,適應熱風爐溫度的多變性,使磚和砌體保持完整;
    ③抗化學侵蝕性比粘土磚和一般高鋁磚好,煤氣、煙塵中的堿性物質對硅磚的侵蝕僅限于表面形成一層玻璃相,并不發生剝落;
    ④熱導率比粘土磚、高鋁磚的大,有利于在較短時間儲存和釋放熱量。
     
     

     
    2焦爐,硅磚是焦爐砌體的主要材料,主要用于砌筑焦爐的燃燒室、炭化室、斜道、蓄熱室墻和爐頂等,占焦爐用耐火磚總量的60~70%。
    焦爐用硅磚以鱗石英為主晶相,由于在使用過程中需要在高溫下承受爐頂上裝煤車的動載荷而且煉焦煤需要靠炭化室和燃燒室的隔墻熱傳導加熱,焦爐周期性地裝煤、出焦會引起燃燒室墻兩側硅磚的溫度劇烈變化,因此焦爐硅磚要求荷重軟化溫度高,熱導率高,抗熱震性好以及高溫體積穩定性好?,F代大型焦爐為了提高生產能力,要求焦爐用硅磚殘余石英少、具有更高的致密度、導熱性、高溫強度及抗熱震性能,進一步開發應用高密度、高純度硅磚以及高導熱硅磚是滿足焦爐不同部位需求的方向。
     
     

     
    3玻璃窯,因硅磚具有成本低、化學純度高、荷重軟化點高、不會污染玻璃及對少量R2O氣相和酸性氣體侵蝕的抵抗性較好等優點,在玻璃窯中被廣泛應用于碹頂、吊墻上部以及前后墻。玻璃窯的使用環境要求控制硅磚中非SiO2的含量,且要求硅磚以方石英為主晶相。對于大型玻璃窯、全氧燃燒玻璃窯來說,需要用高純度、抗蠕變、抗侵蝕的硅質耐火材料。
     
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