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铝硅系耐火制品:硅砖

作者:admin 发布日期: 2019-09-21 二维码分享

铝硅系耐火制品:硅砖

铝硅系耐火制品广泛应用于钢铁、建材、有色、玻璃等高温工业领域,在耐火材料工业中占有十分重要的位置。铝硅系耐火制品以Al2O3和SiO2为基本化学成分,主要有硅质、硅酸铝质、刚玉质三大耐火材料,硅酸铝质耐火制品可分为三类:
半硅质制品:Al2O3含量小于30%;
黏土质制品:Al2O3含量为30~48%;
高铝质制品:Al2O3含量为≧48%。
硅砖

硅砖是指SiO2含量在93%以上的耐火制品。硅砖是以SiO2含量不小于96%的硅石为原料,加入矿化剂(如铁鳞、石灰乳)和结合剂(如亚硝酸纸浆废液),经混练、成型、干燥、烧成等工序制得。硅石原料中的SiO2含量越高,制品的耐火度越高。杂质成分K2O、Na2O等是有害的,会严重地降低耐火制品的耐火度。Fe2O3、CaO、MgO等杂质起熔剂作用。高级硅砖的原料需经特殊处理,除去杂质。硅砖的化学组成见表11-1.

化学成分
SiO Al2O3 Fe2O3 CaO R2O
93~98 0.5~2.5 0.3~2.5 0.2~2.7 1~1.5
其矿物组成为鳞石英、方石英、少量残存石英和高温形成的玻璃质等共存的复相组织。根据硅砖生产工艺和所用原料性质的不同,矿物成分波动较大,见表11-2.

矿物组成
鳞石英 方石英 石英 玻璃相
30~70 20~60 3~5 4~40
硅砖属于酸性耐火材料,具有较强的抵抗酸性渣或酸性熔液侵蚀的能力,但对碱性物质侵蚀的抵抗能力较差,易被Al2O3、K2O、Na2O等氧化物作用而破坏,对CaO、FeO、Fe2O3等氧化物有良好的抵抗性。

荷重软化温度较高是硅砖的优异特性,一般为1640~1680℃,接近鳞石英熔点(1670℃)和方石英熔点(1713℃)。
硅砖在300℃以上至接近熔点(鳞石英或方石英)的这一区间硅砖体积稳定,使用时加热到1450℃时约产生1.5%~2.5%的体积膨胀,有利于保证砌体的结构强度和气密性。
硅砖的.大缺点是抗热震性差(水冷循环次数一般为1~4次),其次是耐火度不高(一般为1690~1730℃),其应用范围收到了很大的局限。
硅砖的性质和工艺过程与SiO2的晶型转化有密切关系,硅砖真密度是判断其晶型转化程度的重要标志之一。因此,真密度是硅砖的一个重要质量指标。一般要求在2.38g/cm3以下,优质硅砖应在2.35g/cm3以下。真密度小,反应砖中鳞石英和方石英数量多,残余石英量少,因而残余膨胀小,使用中强度下降也小。
硅砖主要用于砌筑焦炉的炭化室、燃烧室和隔墙(一座炼焦炉用耐火材料约73%左右是硅砖)、玻璃池窑和窑顶、池墙、热风炉的高温承重部位、炭素焙烧炉等热工窑炉。为了提高现代大型焦炉生产能力,需要减薄焦炉炭化室、燃烧室和隔墙,因而要求使用高致密的高导热性硅砖。
硅砖的品种较多,根据用途分为:焦炉用硅砖、热风炉用硅砖、电炉用硅砖、玻璃窑用硅砖等。根据砖型的复杂程度分为标型砖、普型砖、异型砖及特型砖等。
在使用硅砖时应注意以下两点:(1)硅质制品低温下因残存石英的晶型变化,体积变化较大,故烘炉时在600℃以下升温不宜太快,在冷至600℃要缓慢冷却,以免产生裂纹;(2)尽可能不与碱性炉渣接触。
随着焦炉的大型化(炭化室从4m增高到7m),对所采用的耐火材料的质量和外形尺寸的要求进一步提高。今后,在硅砖的生产技术上,应向提高其SiO2含量,降低杂质含量,特别是降低Al2O3的含量的方向上发展;在性能方面,以提高制品的密度和耐压强度,降低气孔率为方向。
在硅砖的生产工艺上,适宜采用多种配料和多级配料,以缓和制品烧成时因体积膨胀带来的危害,保证泥料的合理堆积密度,进一步提高砖坯的体积密度。
为使硅砖具有较高的耐压强度,除特殊形状和生产块数少的砖以外,应尽可能采用机械成型法。

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