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1、碳化硅质耐火材料材料科学与工程学院10材料2班李佳摘要：本文介绍了碳化硅质耐火材料的性质，发展和应用关键字：碳化硅质耐火材料，性质，发展，应用碳化硅具有较高的耐火性能和化学稳定性,因此被广泛应用于各种耐火材料中,但目前我国尚无完整的不同含量碳化硅耐火材料的化学分析方法。碳化硅质耐火材料的分析项目一般有:游离碳、二氧化硅、碳化硅、游离硅、三氧化二铁、三氧化铝。1.游离碳分析游离碳有3种方法,即燃烧重量法、气体容量法、气体重量法。燃烧重量法只适用于纯碳化硅试样,含有机物、结晶水以及其它可挥发物性质的耐火材料不适用此法来测定;气体容量
2、法由于分析速度快,精度高,操作简便,最为常用;气体重量法由于测试时间长,精度不高,不常用,但此法可以任意延长试样的分解时间,同时,二氧化碳吸收量较大,故适用于测定碳化硅质耐火材料中含碳高的耐火材料。2.碳化硅分析碳化硅有直接法及间接法。间接法又分为以测定碳化硅中的碳来换算和以测定碳化硅中的硅来换算两大类。间接法测硅方法对仪器要求低,换算系数小,但测试时间长,操作复杂,不易掌握,测碳方法快速,简便,干扰小,适用范围宽,但对仪器精密度要求高,换算系数大。常用气体容量法和气体重量法及红外吸收法测碳。直接法快速简便,但适用范围窄。3.二
3、氧化硅分析二氧化硅有重量-钼蓝光度法、挥散法、硅钼蓝比色法3种。挥散法只适应于纯碳化硅试样,采用硝酸、氢氟酸处理试样,游离硅和二氧化硅发生反应,生成四氟化硅逸出,而碳化硅则不与氢氟酸反应,从总量中扣除游离硅含量,即可得二氧化硅含量。此方法理论上的准确度高,但整个操作流程相对比较复杂,测定周期长,所以主要用于测碳化硅质制品中的总硅量。然后通过计算,得出二氧化硅量。4.游离硅分析游离硅采用硅钼蓝比色法测定,可分为直接法和间接法两种。直接法是采用游离硅能溶于热的氢氧化钠溶液的性质,将其与二氧化硅及碳化硅分离,然后采用硅钼蓝比色,从而得
4、其含量。间接法将游离硅及二氧化硅溶于硝酸钠、硝酸、氢氟酸混合液中,用硅钼蓝吸光光度法测得其含量减去二氧化硅的含量换算而得。5.三氧化二铁采用邻二氮杂菲光度法、磺基水杨酸光度法、EDTA容量法测定。邻二氮杂菲灵敏度高,准确度好,测定酸度允许范围宽。磺基水杨酸灵敏度低,对低含量铁的试样测定准确度不够。EDTA容量法操作简便,快速,但对试液酸度、温度、滴定速度有严格要求,容易偏高。6.三氧化二铝对于常量三氧化二铝的测定有强碱分离法、氟化物置换及铁铝连测法。强碱分离法准确度高,但分离手续繁琐。氟化物置换法需多次煮沸,终点也不好掌握。铁铝
5、连测法,简便,快速,准确度及精密度与上述两种方法相当。对于低含量三氧化二铝一般用铬天青S光度法或埃铬K青光度法。综上所述,要测定耐火材料中碳化硅含量不同的耐火材料应选择适当的方法。随着我国电力行业有计划、有步骤地朝着正规化、大火电方向发展,5～10万千瓦机组的小火电和410t/h,200t/h煤粉炉将被淘汰和限制生产。而对节能和环保有利的循环硫化床炉、城市垃圾焚烧炉及大型(830t/h以上的)煤粉炉将取而代之,迅速发展。这就对锅炉用耐火材料提出了新的要求,即要求耐火材料具有高耐磨、高强度、抗腐蚀、抗热震性好等特点,特别是要求炉衬
6、材料在900℃左右的中、低温状态下具有以上特点,传统的煤粉炉炉衬材料,如高铝、粘土砖,普通的耐火浇注料、可塑料等已不能满足其要求,所以急需开发新的耐磨耐火材料。碳化硅质耐火材料因具有其它普通耐火材料所不具备的特性,如高的热导率、低的膨胀系数、很好的耐磨性以及几乎不与熔渣反应等特性,在这一领域应用较为广泛。碳化硅质耐火材料在电站锅炉上的开发与应用1）在循环硫化床锅炉上的开发与应用循环硫化床锅炉是近期引入我国的环保型电站锅炉,在运行过程中经常存在以下2个问题:(1)由于温度循环波动和热冲击以及机械应力造成炉衬裂缝和剥落。(2)由于固
7、体物料对耐火材料的冲刷而造成耐火炉衬的破坏。前者由于温度快速变化造成热冲击(如启动过程中)破坏材料强度,引发裂缝和剥落,此外耐火材料与金属构件的热膨胀系数不同,也是造成粘结处开裂、剥落的一个原因。对此,选择抗热震性能好的、高导热率、低膨胀系数的碳化硅质耐火材料较为合适。后者要提高耐火材料衬里抗冲刷、耐磨损的能力,除了原料本身应具有耐磨性外,还应重视其形成炉衬的整体强度(既耐火材料内在的基质与骨料间的连接强度)和耐磨性;应该指出的是耐压强度高的材料,不一定耐磨性就好,但耐磨性好一定要强度高。所以采用碳化硅质的耐磨耐热材料作为硫化床
8、锅炉内衬时,一定要选择适当的结合方式,提高基质与骨料间的连接强度。目前由电力建设研究所开发的“SZM型复合碳化硅耐磨可塑料”的技术性能满足上述要求,具体指标如表1。表1 SZM型复合碳化硅耐磨可塑料的技术性能 项目指标体积密度（g/cm3）290冷态抗压/抗折
