耐火材料45范文

耐火材料耐火材料4545范文范文 4 2硅砖的原料及性质4 2 1硅石原料制造硅砖的原料为硅石 硅石原料的SiO2含量越高 耐火度也越高 最有害的杂质是Al2O 3 K2O Na2O等 它们严重地降低耐火制品的耐火度 硅砖以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 如糖蜜 亚硫酸纸浆废液 经混练 成型 干燥 烧成等工序制得 二氧化硅又称硅石 石英砂 化学式SiO2 自然界中存在有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种 结晶二氧化硅因晶体结构不同 分为石英 鳞石英和方石英三种 纯石英为无色晶体硅石 大而透明棱柱状的石英叫水晶 若含有微量杂质的水晶带有不同颜色 有紫水晶 茶晶 墨晶等 普通的砂是细小的石英晶体 有黄砂 较多的铁杂质 和白砂 杂质少 较纯净 二氧化硅晶体中 硅原子的4个价电子与2个氧原子形成4个共价键 硅原子位于正四面体的中心 4个氧原子位于正四面体的4个顶角上 整个晶体是一个巨型分子 SiO2是表示组成的最简式 不表示单 个二氧化硅分子 仅是表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比 SiO2中Si O键的键能很高 熔点 沸点较高 熔点1723 沸点2230 自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅 是低等水生植物硅藻的遗 体 为白色固体或粉末状 多孔 质轻 松软的固体 吸附性强 硅石是硅质耐火材料的主要原料 硅石也称石英岩 主要矿物是石英SiO2 耐火材料工业用的硅石可以分为结晶硅石 再结晶石英岩 和胶结 硅石 胶结石英岩 1 结晶硅石由硅质砂岩 石英砂岩 经变质作用再结晶而成得变质 岩 硅质砂岩中的硅质胶结物在地质条件作用下而在原石英颗粒表面再 结晶 成为石英颗粒的增大部分 因此 其组织结构特征是由结晶的石英颗粒所组成 石英颗粒间没 有胶结物或极少 3 8 由于变质过程中的再结晶作用而使石 英颗粒紧密地连接在一起 并且构成了原硅质砂岩所没有的各种变 晶结构 如锯齿结构 花岗岩结构和镶嵌结构等 2 脉石英也属于结晶硅石 它是火成岩 特征是石英颗粒较大 2m m 纯度较高 SiO2 99 煅烧时转化迟钝 膨胀性大 直接用 于制砖较为困难 3 胶结硅石石英颗粒被硅质胶结物结合而成的沉积岩 胶结构主要 是隐晶质的二次石英 胶结物含量通常约占30 75 胶结硅石中的石英颗粒结晶较小 杂质含量多 加热时易于转变 4 2 2废硅砖4 2 3石灰4 2 4矿化剂 4 2 5有机结合剂自学4 3硅砖 的生产工艺4 3 1颗粒组成的选择硅石首先进行洗涤 这是因为硅石在开采和运输过程中 常有黄土 粘土等杂质粘附在 其表面 在破碎前均用水清洗 以提高其纯度 清洗的方法可采用洗石机和在运输设备上进行 进厂的硅石原料通常为50 300mm 经颚式破碎机破碎成块度不大于40 50mm 然后用干碾机或圆锥破碎机进行粉碎 由于粉料中的细粉 0 088mm 含量不足 因此 还必须用筒磨机或球磨机来细磨部分 筛上料 以补充细粉量的不足 细粉中小于0 088mm的一般控制在85 90 硅砖泥料的颗粒组成对砖坯的密度 烧结能力和石英转化方向等均 起着很重要的作用 所以在选择颗粒组成时 除了注意颗粒最紧密堆积原理外 还应考 虑到原料的加热性质 成型的难易性 烧结性和烧结条件等因素 故颗粒组成选择的一般原则有以下几点 1 选择临界颗粒时 应能保证砖坯的最大密度及稳定性 要求在 高温烧成时不发生松散 2 由于细颗粒易使石英转化成鳞石英 因此希望泥料中临界粒度 小 一般2 3mm 及细颗粒比例大 同时应注意砖坯的粒度系数 0 75 1 0的条件下 具有在大密度的砖坯才能保证制得具有低气孔率的硅 砖 过多的细粉会使砖坯的气孔率增大 成型困难 易产生层裂和 强度及热稳定性降低 3 当用数种硅石混合配料时 开始剧烈膨胀温度高的硅石 应以 大颗粒加入 而开始剧烈膨胀低的硅石应以细颗粒加入 4 还需根据硅石性质来决定颗粒组成 若硅石适应颗粒较细 结合较紧密 则泥料的颗粒可粗些 相反 则颗粒应细些 不同硅砖制品泥料的粒度组成要求列表如下料别 3mm 0 5mm 0 088m m电炉 平炉顶不大于250 6528 35焦炉砖不大于355 6530 35标准砖及一般砖不大于355 6528 35某些手工成型的大型和特异型砖 0 088mm细粉量可增至35 40 积压砖 0 088mm细粉不大于30 35 4 3 2成型112页 保证密度应有一定压力 注意烧成时的体积膨 胀 4 3 3烧成硅砖是以石英岩为原料 经粉碎 并加入粘结剂 矿化剂 经混合 成型 干燥和按计划加热升温而烧成的 硅砖含SiO2大于93 系酸性耐火材料 具有良好的抗酸性渣的侵蚀 作用 硅砖的导热性能好 耐火度为1690 1710 荷重软化点可高达1640 无残余收缩 其缺点是耐急冷热急性能差 热膨胀性强 SiO2 二氧化硅 在不同的温度下能以不同的晶型存在 在晶型转 化时会产生体积的变化 并产生内应力 故硅砖的制造 性能和使 用与SiO2的晶型转变有密切关系 高低型转化 此种转变没有晶格的重排 只有晶格的扭曲或伸直 因此转化速度快且是可逆的 各种型态的SiO2转化温度和体积变化不同 方石英在180 270 转化 体积变化最剧烈 而570 时石英转化体积变化较小 鳞石英有两 个晶型转化点117 和163 体积变化最小 因此用于焦炉的硅砖 希望在制造过程中 尽量转化为鳞石英 但实际生产的硅砖制品总是三种晶型同时存在 由于三种石英中鳞石英的密度最小 因此鳞石英含量愈高的硅砖 其真密度愈小 1 烧成的物化变化112 113页2 烧成制度低温600 时分析113页1段700 1150 时分析113页2段1200 时分析113页3段4 4特种硅砖4 4 1高 密度 高导热硅砖主要优点与目前我国生产的一般硅砖 体积密度 1 80g cm3 相比有如下优点a 密度更高特密硅砖体积密度 1 95 g cm3 致密硅砖体积密度 1 85g cm3 b 热容量大蓄热量大 导热性好 在800 1200 特密硅砖热导率提高20 致密硅砖热导率提高10 可提高 焦炉和高炉热风炉的热效率 c 耐磨性好特密硅砖与致密硅砖因强度高于一般硅砖 耐压强度 4 0Mpa 耐磨性能提高 特密硅砖的耐磨性比致密硅砖高出40 以上 d 环保效益好由于其导热性好 在焦炉中火焰侧的温度可降低50 80 在焦碳产量相同的情况下 烟气中的有效成分NOx和SO2排放 量明显减少 减少环境污染 实现环保 清洁生产 高密度高导热硅砖技术指标 分特密硅砖A和致密硅砖B两种 指标 值 特密硅砖A 值 致密硅砖B SiO2 9595Al2O3 11Fe 2O3 11CaO 22显气孔率 1719体积密度 g cm3 1 951 85比重 2 332 33常温耐压强度 Mpa 8060重烧线变化率 1500 4h0 0 20 0 2荷重软化开始温度 0 2Mpa 0 6 变形 16601660热膨胀 率 室温 1000 1 221 25蠕变率 1500 0 2Mpa 20 50h 0 20 2残余石英 0 50 5其主要方法增加鳞石英含量及 减少气孔 4 4 2其它特种硅砖自学4 5石英玻璃及制品二氧化硅含量不同 石英玻璃是用纯二氧化硅熔制 含量在99 以上 普通玻璃的二氧化硅含量一般在70 75 其他成分是氧化钠 氧化钙等碱金属或碱土金属 是为了达到 降低熔制温度 提高料性等目的 石英玻璃是一种只含二氧化硅单一成份的特种玻璃 由于种类 工艺 原料石英玻璃的不同 国外常常叫做硅酸玻璃 石英玻璃 熔融石英 熔凝石英 合成熔融石英 以及没有明确概 念的透明 半透明 不透明石英等 我国统称石英玻璃 多按工艺方法 用途及外观来分类 如电熔透 明石英玻璃 连熔石英玻璃 气炼透明石英玻璃 合成石英玻璃 不透明石英玻璃 光学石英玻璃 半导体用石英玻璃 电光源用石 英玻璃等 人们习惯于用 石英 这样一个简单的词汇来命名这种材料 这是 绝对不妥的 因为 石英 是二氧化硅结晶态的一种通称 它与玻 璃态二氧化硅在理化性质上是有区别的 石英玻璃是二氧化硅单一成分的非晶态材料 其微观结构是一种由 二氧化硅四面结构体结构单元组成的单纯网络 由于Si O化学键能很大 结构很紧密 所以石英玻璃具有独特的性能 尤其 透明石英玻璃的光学性能非常优异 在紫外到红外辐射的连续波长 范围都有优良的透射比 1 石英玻璃采用高纯度的硅砂作为原料 制作的传统方法是熔融 淬灭方法 加热材料到熔化温度 然后快速冷却到玻璃的固态相 制作超高纯度和紫外透射比的透明玻璃需硅的汽化 氧化成二氧 化硅并加热溶解等过程15第五章氧化镁 氧化钙系耐火材料5 1镁质耐火材料5 1 1与镁质耐火材料有关物系1 Mg0 C氧化还原反应116页 图5 1说明Mg0的稳定性随温度提高而下降 C0的稳定性随温度提高稳定 并上升 1700比1600 时C0分解需更多的自由能 Mg0分解需较少的自由能 平衡状态下 1600 时C0压力是1个大气压 Mg0是0 01个大气压 1 700 时C0压力是1个大气压 Mg0是0 1个大气压 Mg0分解的条件Mg0完全分解 C0或Mg蒸气压力到达平衡点 2 Mg0 FeO见117页 图5 2余下自学5 1 2镁质耐火制品的化学组成对性能的影响1 CaO SiO2 之比的影响结论 1 镁质耐火材料的CaO SiO2之比 1 87时 主晶相方镁石与钙镁 橄榄石 CMS 或镁蔷薇辉石 C3MS2 等低熔点矿物共存 提高CaO SiO2之比 则存在C2S C3S等高熔点矿物 2 结合相对砖的高温强度影响很大 3 CaO能溶入Mg0中 引起CaO SiO2之比的下降 4 CaO SiO2的波动 对SiO2含量低的物系影响更大 2 Al2O3 Cr2O3和Fe2O3的影响结论降低最大强度值 并使达到最大 强度的CaO SiO2之比降低 5 1 3镁质耐火制品结合物及组织结构特点1 结合物硅酸盐镁砖中少 量杂质成分 对镁砖高温性能产生较大的负面影响 杂质成分对镁砖高温性能影响与杂质的种类和数量有关 不同种类 的杂质对镁砖高温性能的影响不同 杂质的含量不同影响也不同 杂质成分种类越多 某些杂质成分含量越大 对镁钙砖高温性能影 响就越大 杂质对镁砖高温性能的影响 实际上是对主要矿物MgO高温性能的影 响 杂质与CaO或MgO发生反应 生成某些低熔点矿物 在高温下产生液 相 降低了镁钙砖的耐高温性能 镁钙砖中的杂质成分主要是Fe2O3 SiO2和Al2O3 这三种主要杂质对MgO的高温性能影响不大 因为它们与MgO反应不 生成低熔点的矿物 如MgO与SiO2反应生成M2S 熔点1890 与Al2 O3反应生成MA 熔点2135 镁钙砖中的三种主要杂质对CaO高温性能的影响程度差别较大 其中 SiO2与CaO反应生成C3S或C2S 熔点分别为1900 和2130 二者都属于高熔点矿物 对CaO的高温性能影响不大 还可生成钙镁橄榄石CMS及镁蔷薇辉石C3MS2等低熔点矿物 仅M2S C2S具有较高的荷重变形温度 但烧结性能差 铁的氧化物及铁酸盐MgO能固溶大量FeO而不产生液相 对Fe2O3也有 很强的吸收能力 而镁钙砖中铁氧化物含量一般在1 5 以下 因此 对MgO的高温性能产生的影响很小 但Fe2O3与CaO发生反应 则生成低熔点的矿物C2F和C4AF等 熔点分 别为1436 和1415 这两种低熔点矿物的生成 对CaO的高温性能产生了较大的负面影响 最终造成了镁钙砖的耐高温性能下降 镁钙砖的主要有害杂质是Fe2O3和Al2O3 相对于Fe2O3和Al2O3而言 SiO2对镁钙砖的高温性能危害较小 可视为次要杂质 为了提高镁钙砖的耐高温性能 在生产镁钙砖时应选择高纯度 高致 密度和高MgO含量的合成镁钙耐火原料 在满足其他要求的前提下 尽可能提高镁钙砖的MgO含量 因为 与CaO相比 MgO的熔点更高 高温体积稳定性更好 与杂质成 分反应不生成低熔点矿物 所以 提高MgO的含量可提高镁钙砖的耐高温性能 另一方面 杂质对镁钙砖高温性能产生的危害 主要是通过与CaO反 应生成低熔物造成的 因此 提高MgO含量 降低CaO的含量可减轻杂质对镁钙砖高温性能 造成的危害 显然 富含MgO的镁质白云石砖的耐高温性能优于白云石砖 尖晶石结合物自学2 组织结构特点结论高耐火的结晶相和低熔点的 结合相 两者比例决定其高温性能 即连续相由谁承担 125页5 1 4镁质原料1 菱镁矿MgCO3可烧结镁砂 MgO镁质耐火原料有合成镁质白云石砂 合成镁铝尖晶石砂 合成镁 钙铁砂 烧结镁砂 轻烧氧化镁 2 海水镁砂自学5 1 5镁质制品的 生产工艺氧化镁含量在90 以上 以方镁石为主晶相的碱性耐火材料 一般可分为烧结镁砖 又称烧成镁砖 和化学结合镁砖 又称不烧 镁砖 两大类 纯度和烧成温度高的镁砖 由于方镁石晶粒直接接触 称为直接结 合镁砖 用电熔镁砂为原料制成的砖称为电熔再结合镁砖 镁砖有较高的耐火度 很好的