第三章硅酸铝系耐火材料硅质耐火材料课件

第三章硅酸铝系耐火材料第三章硅酸铝系耐火材料 Refractories of AlRefractories of Al2 2OO3 3-SiO-SiO2 2 system system 本章重点：本章重点：Al2O3-SiO2二元系统二元系统结晶效应结晶效应结晶效应结晶效应 杂质对杂质对Al2O3-SiO2二元系统的影响二元系统的影响玻璃效应玻璃效应玻璃效应玻璃效应 Al2O3-SiO2系制品的生产工艺系制品的生产工艺 Al2O3-SiO2系制品的性能系制品的性能5/17/20241材料科学与工程学院第三章硅酸铝系耐火材料 本章重点：8/3/20231概况概况Al2O3-SiO2系耐火材料系耐火材料:硅质、硅酸铝质、硅质、硅酸铝质、氧化铝质。氧化铝质。硅质硅质硅质硅质SiOSiO2 2：SiOSiO2 2 93%硅酸铝质硅酸铝质硅酸铝质硅酸铝质 Al Al2 2OO3 3,SiO,SiO2 2 半硅质：半硅质：半硅质：半硅质：AlAl2 2OO3 3:1530%，酸性，略有膨胀（不定型，酸性，略有膨胀（不定型 耐火材耐火材料的膨胀剂）料的膨胀剂）;粘土质：粘土质：粘土质：粘土质：AlAl2 2OO3 3:3046%（我国为（我国为48%），具有较高的高温），具有较高的高温性能，适应性强；陶瓷的主要原料性能，适应性强；陶瓷的主要原料;高铝质：高铝质：高铝质：高铝质：AlAl2 2OO3 3:46%，（又可分为，（又可分为I、II、III等三等三 等，等，耐火度和热震性随耐火度和热震性随A3 3S2 2、AlAl2 2OO3 3 量变化；量变化；氧化铝质氧化铝质氧化铝质氧化铝质AlAl2 2OO3 3：AlAl2 2OO3 3 95%5/17/20242材料科学与工程学院概况Al2O3-SiO2系耐火材料:硅质、硅酸铝质、氧 按晶相组成可以分为按晶相组成可以分为：莫来石质、刚玉质、：莫来石质、刚玉质、刚玉刚玉-莫来石质。莫来石质。应用应用：冶金工业（高炉、热风炉、蓄热室、：冶金工业（高炉、热风炉、蓄热室、加热炉、加热炉、均热炉、退火炉及铸锭系统等）、均热炉、退火炉及铸锭系统等）、建材工业、机械工业、石油化工工业、动建材工业、机械工业、石油化工工业、动力工业以及轻工力工业以及轻工 业等。业等。5/17/20243材料科学与工程学院 按晶相组成可以分为：莫来石质、刚玉质、8/3/20237278%可分为两个子二元系：可分为两个子二元系：-AlAl2 2OO3 3-A-A3 3S S2 2 A A3 3S S2 2-SiO-SiO2 2 3.1 Al2O3-SiO2 系相组成情况系相组成情况一、一、Al2O3-SiO2 二元系的情况二元系的情况205017235/17/20244材料科学与工程学院7278%可分为两个子二元系：3.1 Al2O3-Si1 1、AlAl2 2OO3 3/SiO/SiO2 2 的连续变化，可以生产出刚玉的连续变化，可以生产出刚玉 质、质、I、II、III等高铝质，粘土质、半硅质、等高铝质，粘土质、半硅质、硅质耐火材料；硅质耐火材料；2、莫来石组成为产品种类明显变化的分界、莫来石组成为产品种类明显变化的分界 线；线；莫来石组成：莫来石组成：AlAl2 2OO3 3：71.8%,SiO71.8%,SiO2 2：28.2%28.2%熔点：熔点：1850 实际上实际上实际上实际上,莫来石组成不固定莫来石组成不固定莫来石组成不固定莫来石组成不固定,Al,Al2 2OO3 3：72-78%72-78%3 3、AlAl2 2OO3 3/SiO/SiO2 2 莫来石莫来石组成的高成的高铝砖（特等、一等和（特等、一等和高二等）、高二等）、刚玉玉砖基本晶相基本晶相组成成为：莫来石、：莫来石、刚玉玉或或刚玉。玉。AlAl2 2OO3 3/SiO/SiO2 2 90%加入量加入量90%）、）、平炉渣、硫酸渣、软锰矿等。平炉渣、硫酸渣、软锰矿等。4、结合剂：、结合剂：石灰乳、硅酸盐水泥、亚硫酸纸石灰乳、硅酸盐水泥、亚硫酸纸 浆废液。浆废液。5/17/202449材料科学与工程学院 2、废硅砖：（20%）8/3/202349材料科学与工 颗粒组成的选择（结合剂少）颗粒组成的选择（结合剂少）临界粒度临界粒度:（颗粒大易压碎、转变时体积膨胀大而开裂（颗粒大易压碎、转变时体积膨胀大而开裂.临界粒度要小临界粒度要小,一般为一般为23mmmm）细粉数量细粉数量（转变时体积膨胀小、与矿化剂作用及烧结性转变时体积膨胀小、与矿化剂作用及烧结性 增强）增强）成型成型 砖坯体积密度砖坯体积密度2.2-2.3g/cm3 砖模尺寸应缩小（砖模尺寸应缩小（缩尺缩尺缩尺缩尺）烧成烧成 废品率高废品率高 SiO2晶型转变，体积变化晶型转变，体积变化 液相量较少（液相量较少（10%）二、生产工艺要点二、生产工艺要点 5/17/202450材料科学与工程学院 颗粒组成的选择（结合剂少）二、生产工艺要点 8/3/2 150 自由水自由水 450500 Ca(OH)2分解，砖坯结合强度分解，砖坯结合强度 550650 石英石英石英石英 600700 CaO与与SiO2的固相反应开始，砖坯结的固相反应开始，砖坯结 合强度合强度 2CaO SiO2 2CaOSiO2 2CaOSiO2SiO22（CaOSiO2）烧成中主要物理化学变化烧成中主要物理化学变化5/17/202451材料科学与工程学院 150 自由水 烧成中 10001100 生成固溶体生成固溶体(CaOSiO2、FeOSiO2)CaOSiO2FeOSiO2CaOSiO2FeOSiO2 1200 与杂质如与杂质如Al2O3、Na2O等作用形成液等作用形成液 相相（810），），润湿石英颗粒，润湿石英颗粒，石石 英转变速度英转变速度。13001350 鳞石英和方石英鳞石英和方石英 13501430 鳞石英鳞石英，方石英方石英5/17/202452材料科学与工程学院 8/3/202352材料科学与工程学院烧成曲线的制订烧成曲线的制订烧成曲线的制订烧成曲线的制订 制订原则制订原则制订原则制订原则:石英的相变（石英石英的相变（石英,-石英石英-方石英方石英-方石英）方石英）573 1200 300 原料的转变速度（快速转变升温原料的转变速度（快速转变升温）添加物的数量和性质（液相多升温添加物的数量和性质（液相多升温）砖块的形状大小（大块及异型升温砖块的形状大小（大块及异型升温）20600 20 小时（快）小时（快）6001100 25 小时（最快）小时（最快）11001300 10 小时小时 13001350 5 小时（慢）小时（慢）13501430 2 小时（最慢）小时（最慢）晶型转变和体晶型转变和体晶型转变和体晶型转变和体积变化集中在积变化集中在积变化集中在积变化集中在这一阶段这一阶段这一阶段这一阶段,所以所以所以所以生温速度应逐生温速度应逐生温速度应逐生温速度应逐渐降低渐降低渐降低渐降低,并能缓并能缓并能缓并能缓慢匀速升温慢匀速升温慢匀速升温慢匀速升温弱还原气氛弱还原气氛5/17/202453材料科学与工程学院烧成曲线的制订 制订原则:晶型转变和体积变化集中在三、三、性质性质化学成分化学成分矿物组成矿物组成 5/17/202454材料科学与工程学院三、性质化学成分矿物组成 8/3/202354材料5/17/202455材料科学与工程学院8/3/202355材料科学与工程学院高密度高导热硅砖高密度高导热硅砖高密度高导热硅砖高密度高导热硅砖 硅砖相组成：鳞石英、方石英、石英、玻璃相、气孔硅砖相组成：鳞石英、方石英、石英、玻璃相、气孔 提高热导率的途径：鳞石英含量提高热导率的途径：鳞石英含量，气孔率，气孔率 金属氧化物，如金属氧化物，如CuO、Cu2O、TiO2、Fe2O3等等 特殊硅石特殊硅石（Al2O3、R2O低低）添加含硅的物质，如添加含硅的物质，如SiC、Si3N4、Si等等硅铬砖硅铬砖硅铬砖硅铬砖：抗氧化铁和熔渣侵蚀性强：抗氧化铁和熔渣侵蚀性强 硅锆砖和硅堇青石砖硅锆砖和硅堇青石砖硅锆砖和硅堇青石砖硅锆砖和硅堇青石砖：高热震稳定性：高热震稳定性 硅碳化硅砖硅碳化硅砖硅碳化硅砖硅碳化硅砖：高热震稳定性、耐磨性、热导率：高热震稳定性、耐磨性、热导率 3.3 特种硅特种硅砖降低降低热导率率5/17/202456材料科学与工程学院高密度高导热硅砖 硅铬砖：抗氧化铁和熔渣侵蚀性强 3.3 作作业：影响致密硅影响致密硅砖性能的影响因素有哪些？性能的影响因素有哪些？请举1 12 2个因素，个因素，说明原因。明原因。5/17/202457材料科学与工程学院作业：8/3/202357材料科学与工程学院