第五章

硅質耐火材料5.1硅質制品生產的物理化學原理5.2硅磚生產用原料5.3硅磚的生產工藝5.4硅質耐火材料的性質及使用內容提要5.1硅質制品生產的物理化學原理SiO2含量不低于93%的耐火制品稱為硅磚。鱗石英、方石英、石英硅酸鹽玻璃、鱗石英細晶網5.1硅質制品生產的物理化學原理重建型轉變位移型轉變鱗石英越多越好，殘余石英越少越好5.1.1SiO2的各種變體及性質5.1硅質制品生產的物理化學原理5.1.2石英轉化的動力學及礦化劑的作用A.溫度高低B.溫度作用時間C.顆粒大小D.礦化劑石英的轉化速度和轉化程度取決于如下幾點：溫度高，高溫作用時間長、顆粒比表面積大，有合適的礦化劑條件下利于轉化5.1硅質制品生產的物理化學原理5.1.2石英轉化的動力學及礦化劑的作用表5-1礦化劑對石英轉化程度的影響（1300℃、保溫1小時）物質名稱真比重石英轉化量%無礦化劑2.65-TiO22.625-Al2O32.6153CaO2.58012-14MnO22.55023FeO2.53029Na2SiO32.39072Na2CO32.32085K2CO32.32592各種氧化物的礦化能力大小為如下順序：K2O>Na2O>FeO>MnO2>CaO>MgO>Cr2O3>Al2O3。5.1硅質制品生產的物理化學原理5.1.2石英轉化的動力學及礦化劑的作用①促進石英轉變為鱗石英②不能顯著降低耐火度等高溫性能充當礦化劑的物質應該具備如下特點：③防止在燒成過程中相變過快導致制品松散和開裂5.1硅質制品生產的物理化學原理5.1.2石英轉化的動力學及礦化劑的作用結合相圖理論，礦化劑選擇原則如下：1.相圖中與SiO2有二液區2.形成液相溫度＜1470℃（鱗石英最高穩定溫度）5.1硅質制品生產的物理化學原理CaO-SiO2系FeO-SiO2系5.1硅質制品生產的物理化學原理MgO-SiO2系Na2O-SiO2系5.1硅質制品生產的物理化學原理

硅磚的實際生產中用作礦化劑的物質主要有：石灰（CaO）鐵磷（FeO+Fe2O3）FeO含量高的平爐渣5.2硅磚生產用原料5.2.1硅質原料的種類分類巖石分類顯微結構和特征結晶硅石脈石英石英巖變質石英巖石英砂晶粒很大，純凈，轉變困難晶粒較小，純凈，中速轉變晶粒受地殼壓力而發生扭曲，易轉變晶粒較大，純度不定膠結硅石砂巖玉髓燧石巖以膠結石英為基質的砂巖由玉髓組成以玉髓為基質主要原料是SiO2含量不少于95%的硅質巖石。5.2硅磚生產用原料5.2.2硅磚生產用硅石性質原料的外觀特征、組成、耐火度、氣孔率、機械強度以及燒成時真比重和氣孔率是重要指標。1.顏色2.致密3.純凈外觀及斷面Al2O3有害，越少越好SiO2含量越高，耐火度也越高化學組成和耐火度表示原料的致密程度，吸水率越高，其質量就越差。吸水率轉化速度快，容易開裂；過慢，則不易轉化完全控制氣孔率顯著增加硅石的加熱性質5.2硅磚生產用原料5.2.2硅磚生產用硅石性質表5-2制造硅磚用硅石的技術條件等級化學成分耐火度℃吸水率%用途SiO2CaOAl2O3特級Ⅰ級Ⅱ級>98>97>96<0.5<1.0<1.2<0.5<1.3<2.0>1750>1730>1710<3.0<4.0<4.0電爐中爐頂，高硅質硅磚Ⅰ等硅磚質制品焦爐硅磚和Ⅱ等硅磚硅質塊度不大于300mm，其中<25mm應小于5%。5.3硅磚的生產工藝5.3.1生產硅磚的工藝流程圖5-1硅磚生產的一般工藝流程廢硅磚加入量不大于20wt%5.3硅磚的生產工藝5.3.2生產工藝要求利用機壓成型磚坯時應注意以下幾個問題：①裝料入模后，要按實四角，以保證磚坯的棱角致密性。②在加壓時應掌握先輕后重，短程多打的原則，減輕彈性后效。③對于帶溝槽的磚坯，其最后一次沖壓時要輕起輕落。防止產生裂紋。④操作過程中，要勤刷模，以保證磚坯外表平整。⑤干燥車面要平整，磚坯注意輕拿輕落，磚坯之間的間隔應在10～15mm以上。⑥成型不宜過壓，也會產生裂紋。◆

成型磚坯體積密度2.2-2.3g/cm3磚模尺寸應縮小（縮尺）5.3硅磚的生產工藝5.3.2生產工藝要求硅磚的燒成是工藝過程最最復雜的過程。

≤450℃自由水↑450－600℃Ca(OH)2分解，β－石英→α－石英；600－1100℃α-石英→亞穩方石英，出現液相；1300－1350℃鱗石英和方石英數量增加；1350～1430℃，石英轉化速度加快，體積膨脹大。5.3硅磚的生產工藝5.3.2生產工藝要求硅磚的燒成過程幾個問題。

在生產中為何通常采取弱還原氣氛燒成？

硅磚燒成的最高溫度為何不應超過1430℃①α<1,軟火燒成，溫度分布均勻，避免強火焰沖擊；②弱還原氣氛使加入的鐵質礦化劑保持呈現FeO狀態，增強礦化作用。

若燒成溫度超過1470℃時，則由于磷石英不能穩定存在，大量轉化成方石英，加劇體積膨脹會增加廢品率。5.3硅磚的生產工藝5.3.2生產工藝要求經過實驗得出升溫曲線可劃分為下列幾個階段：溫度范圍℃升溫速度℃/h20-6020600-1100251100-1300101300-135051350-14302在1300℃以上，升溫速度低。5.4硅質耐火材料的性質及使用5.4.1硅質耐火材料的性質1.荷重軟化溫度高，并接近于耐火度。硅質制品在荷重2kg/cm2時，其軟化溫度為1620～1670℃之間。