耐火材料第四章.ppt

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1、1第四章硅质耐火材料重点内容：◆SiO2变体及晶型转变◆与SiO2有关的二元或三元系统◆　矿化作用与矿化剂◆　硅砖的生产工艺要点及性能需要掌握的内容1、从SiO2的多晶转变图分析硅砖生产时希望的矿物相是什么？2、如何理解矿化作用？影响矿化作用的因素有哪些？工业上为什么选CaO+FeO复合矿化剂？3、为什么Al2O3是硅砖生产中最有害的杂质？4、分析硅砖生产和使用时合适的气氛条件。5、根据硅石的加热转化特性和开始激烈膨胀温度高低，硅石分为哪几种？生产中应如何使用？6、硅砖生产中为什么加入废硅砖？7、硅砖烧成过程应注意哪些问题？34.1概况1.定义：以SiO2为主要成分，含量≥

2、93-98%,呈化学酸性→定形硅石制品→硅砖2.分类：按性质：硅砖、特种硅砖、熔融石英陶瓷制品按密度分：一般硅砖、高密度硅砖→超高密度硅砖3.矿物组成：硅砖是以石英岩为原料，加入少量矿化剂，在高温下烧成制得。主晶相：鳞石英；次晶相：方石英；基质：石英玻璃相。4.性能及应用：硅砖的性质取决于原料性质、晶型转变情况、添加物种类和数量以及烧成等许多因素。特别是硅砖的主要晶相鳞石英为矛头双晶，熔点较高，体积稳定，因此，硅砖具有很高的荷重软化温度和优良的抗热震稳定性及导热性，从而成功地应用于焦炉、热风炉、玻璃熔窑、隧道窑的拱顶(炉顶,微膨胀、整体好)、各种窑炉的架子砖等。5.突出特点

3、A.抗酸性炉渣强；对CaO（RO)碱土金属氧化物、Fe2O3（FeO）适应性强；但对R2O、Al2O3氧化物抵抗差。B.荷软高（1640-1680℃接近耐火度、熔点),耐磨、导热性好。但耐火度（1690-1730℃）低，使用受限。C.抗热震性600℃以上较好；而600℃以下很差（弱点）。D.加热残余微膨胀，砌体气密好。α-石英α-鳞石英α-方石英熔体（石英）573℃163℃180-270℃急冷β-石英β-鳞石英β-方石英石英玻璃117℃γ-鳞石英SiO2的晶型转变与体积变化△V=+0.28%△V=+0.82%△V=+2.8%△V=+0.2%可见：纵向鳞石英转变体积小，而方石

4、英大。4.2硅砖生产的物理化学原理870℃ΔV=+16%1470℃1713℃一、石英变体（SiO2同质多晶转变）7个晶型变体和1个非晶形变体。自然界存在较多的是β－石英。1.不同晶型间转变（横向、迟钝型）晶型差异大、难转变，一般不可逆，重键型、温度高、能耗大、体积效应大、转化慢。2.同一晶型亚态之间的转变（纵向、快速型）同晶型、易转变，可逆转变、只是键角变化、能耗少、温度低、转化快（瞬时）、体积效应危害大。3.干转化纯石英、温度升高、转化方石英、激烈膨胀、硅砖危害大。4.湿转化实际生产、加矿化剂、形成液相（缓冲体积膨胀）、转化鳞石英、矛头双晶（相互交错）、网络结构、体积变化

5、小、提高荷软、高温强度。希望硅砖：含大量鳞石英、少量方石英、残余石英愈少愈好！为什么？SiO2各种变体在转变时所产生的体积变化是不一样的。快速转变时所发生的体积变化比慢速转变时所发生的体积变化小，其中鳞石英型转变时的体积变化较小，方石英型的较大。方石英的熔点1728℃，鳞石英1670℃，而石英1600℃，提高制品的耐火度，方石英是比较有利的；但方石英的线膨胀系数比鳞石英变动大，即鳞石英具有较高的体积稳定性；同时鳞石英具有矛头状双晶相互交错的网络结构，可使硅砖具有较高的荷重软化温度及高温结构强度；砖中方石英含量愈高，抗侵蚀能力降低。当硅砖中有较多残余石英存在时，它在使用中会继

6、续进行晶型转变，体积膨胀较大，易引起砖体结构松散而降低制品的使用性能。5.检验指标：因为鳞石英的真密度较方石英和石英的小，所以，在硅砖生产中，石英的转变程度可用硅砖的真密度来衡量。A.石英转变程度用真密度衡量：硅砖的真密度一般应小2.38g/cm3优质硅砖的真密度在2.32~2.36g/cm3（真密度低、鳞石英多）B.硅砖要测残余膨胀（石英转化鳞石英），成品率一般高于80%。实际上，制品内SiO2转化不完全，硅质制品烧成时的膨胀率在3-4%之间。SiO2的实际转化无矿化剂存在时：α－石英→1050℃亚稳方石英→1470℃α－方石英有矿化剂存在时：α－石英→1050℃亚稳方石

7、英＋矿化剂→1000℃以上硅酸盐熔体→1200～1470℃析晶出α－鳞石英因此鳞石英是通过溶解－析晶作用形成的，即借助矿化剂作用，形成高温熔体，再从熔体中析出。矿化剂：硅砖生产中促进鳞石英析晶的添加物称为矿化剂。10二、矿化剂作用机理1.矿化作用：促进鳞石英析晶、不显著降低耐火度。由于液相的存在，缓冲了石英转化体积膨胀造成的应力，防止砖坯烧成时由于膨胀而产生的松散和开裂。石英＋亚稳方石英＋矿化剂→1200～1470℃熔体→溶解石英和亚稳方石英→使SiO2过饱和→析出稳定的鳞石英液相的作用：1）石英的转化在液相中进行