关于-硅质耐火材料教材课件

第四章第四章 硅质耐火材料硅质耐火材料硅硅硅硅砖砖的的的的组组成及性成及性成及性成及性质质 SiOSiO2 2变变体及晶型体及晶型体及晶型体及晶型转变转变鳞鳞石英的性石英的性石英的性石英的性质质及其与硅及其与硅及其与硅及其与硅砖砖性能的关系性能的关系性能的关系性能的关系矿矿化化化化剂剂的的的的选择选择原原原原则则及其种及其种及其种及其种类类硅硅硅硅砖砖的生的生的生的生产产工工工工艺艺要点要点要点要点本章主要内容：本章主要内容：第四章 硅质耐火材料硅砖的组成及性质本章主要内容：1第四章第四章 硅质耐火材料硅质耐火材料绪绪 言言1.概念：概念：硅质耐火材料是指以硅质耐火材料是指以SiO2为主要化学组成（为主要化学组成（SiOSiO2：2.2.93-98%93-98%）的耐火材料。）的耐火材料。2.分类：分类：包括普通硅砖、特种硅砖、石英玻璃及其制品。包括普通硅砖、特种硅砖、石英玻璃及其制品。3.性质及应用性质及应用硅质制品属典型的酸性耐火材料，抗酸性渣侵蚀能力强，易受碱性硅质制品属典型的酸性耐火材料，抗酸性渣侵蚀能力强，易受碱性渣强烈侵蚀。荷重软化温度高，接近于鳞石英、方石英的熔点渣强烈侵蚀。荷重软化温度高，接近于鳞石英、方石英的熔点（1670、1710）。但耐火度较低，热震稳定性差。）。但耐火度较低，热震稳定性差。硅砖主要用于砌筑焦炉、玻璃熔窑及其他有酸性熔渣产生的热工设硅砖主要用于砌筑焦炉、玻璃熔窑及其他有酸性熔渣产生的热工设备。备。第四章 硅质耐火材料绪 言概念：硅质耐火材料是指以SiO224-1 硅砖的组成、显微结构与性质硅砖的组成、显微结构与性质一、硅一、硅砖的的组成、成、结构及其与制品性构及其与制品性质关系关系第四章第四章 硅质耐火材料硅质耐火材料化学化学组成（成（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOR2O93980.52.50.32.50.22.71.01.5矿物物组成（成（%）鳞石英石英方石英方石英石石 英英玻璃相玻璃相3702080315410硅砖的组成：硅砖的组成：根据使用要求的不同，或者所用原料及生产根据使用要求的不同，或者所用原料及生产工艺的不同，硅砖的化学矿物组成范围如下：工艺的不同，硅砖的化学矿物组成范围如下：4-1 硅砖的组成、显微结构与性质一、硅砖的组成、结构及其3一、硅一、硅砖的的组成、成、结构及其与制品性构及其与制品性质关系关系第四章第四章 硅质耐火材料硅质耐火材料硅砖的一般显微结构：硅砖的一般显微结构：T：鳞石英石英C：方石英：方石英Q：残余石英：残余石英G：玻璃相：玻璃相 一、硅砖的组成、结构及其与制品性质关系第四章 硅质耐火材料硅4硅砖真比重硅砖真比重鳞石英，鳞石英，%方石英，方石英，%石英，石英，%玻璃相，玻璃相，%2.338013172.347217382.376317912.396015962.40581212182.4253121718硅硅砖真比重与真比重与矿物物组成的关系成的关系 硅砖的密度一般应小于硅砖的密度一般应小于2.38 g/cm3优质硅砖的密度在优质硅砖的密度在2.322.36 g/cm3一、硅一、硅砖的的组成、成、结构及其与制品性构及其与制品性质关系关系 组成、结构与性质的关系：组成、结构与性质的关系：硅砖真比重鳞石英，%方石英，%石英，%玻璃相，%2.33805 组成、结构与性质的关系：组成、结构与性质的关系：组成、结构与性质的关系：6方石英含量与侵蚀量的关系方石英含量与侵蚀量的关系 （熔点（熔点17231723）组成、结构与性质的关系：组成、结构与性质的关系：方石英含量与侵蚀量的关系（熔点1723）组成、结构7 组成、结构与性质的关系：组成、结构与性质的关系：组成、结构与性质的关系：8 组成、结构与性质的关系：组成、结构与性质的关系：组成、结构与性质的关系：9二、硅二、硅砖的性的性质第四章第四章 硅质耐火材料硅质耐火材料硅砖的密度一般应小于硅砖的密度一般应小于2.38 g/cm3优质硅砖的密度在优质硅砖的密度在2.322.36 g/cm3二、硅砖的性质第四章 硅质耐火材料硅砖的密度一般应小于2.310优质硅硅砖的理化性能的理化性能 中国中国LPBG-96中国中国LBG-96德国德国DIDER日本日本旭硝子旭硝子美国美国VEGA英国英国皮皮尔尔金金顿SiO2 97.696.5495.998.595.6496.18Fe2O3 0.350.670.480.90.710.52 熔融指数熔融指数 （Al2O3+2R2O）0.350.410.540.640.39真密度真密度 g/cm32.332.332.322.332.322.33显气孔率气孔率 171821.72020.322常温耐常温耐压强强度度MPa45383235.656.80.2MPa荷重荷重软化化开始温度开始温度 169016801680167516901680重重烧线变化率化率14502h+0.2+0.1+0.19方石英方石英 55354055残余石英残余石英 2035二、硅二、硅砖的性的性质优质硅砖的理化性能 中国中国德国日本美国英国SiO2 97114-2 硅质耐火材料生产的理化基础硅质耐火材料生产的理化基础一、一、SiO2的多晶的多晶转变关系关系第四章第四章 硅质耐火材料硅质耐火材料-石英石英亚亚 稳稳方石英方石英-鳞石英石英-方石英方石英熔体熔体石英玻璃石英玻璃-鳞石英石英-鳞石英石英-石英石英-方石英方石英亚亚 稳稳方石英方石英+0.82%无矿化剂存在时无矿化剂存在时有矿化剂存在时有矿化剂存在时+0.20%+0.28%+2.8%+12.7%+4.7%4-2 硅质耐火材料生产的理化基础一、SiO2的多晶转变关124-2 硅质耐火材料生产的理化基础硅质耐火材料生产的理化基础 SiO2变体的性质变体的性质变体名称体名称稳定温度，定温度，晶系晶系结晶晶习性性常温下真比重常温下真比重熔点熔点,-石英石英573三方三方柱状柱状2.6511713-石英石英573870六方六方2.533-鳞石英石英常温常温117斜方斜方矛头状双晶矛头状双晶2.272.35（天然）（天然）2.2622.285（人工）（人工）1670-鳞石英石英117163六方六方2.24-鳞石英石英8701470六方六方蜂窝状结构蜂窝状结构2.228-方石英方石英180270斜方斜方2.332.34（天然）（天然）2.312.32（人工）（人工）1730-方石英方石英14701713等等轴2.229石英玻璃石英玻璃1713非晶非晶质2.2034-2 硅质耐火材料生产的理化基础 SiO2变体的性质13-石英石英亚亚 稳稳方石英方石英-鳞石英石英-方石英方石英熔体熔体石英玻璃石英玻璃-鳞石英石英-鳞石英石英-石英石英-方石英方石英亚亚 稳稳方石英方石英+0.82%无矿化剂存在时无矿化剂存在时有矿化剂存在时有矿化剂存在时+0.20%+0.28%+2.8%+12.7%+4.7%由由-石英转化为石英转化为-鳞石英或鳞石英或-方石英时，不管有无矿化剂存在，方石英时，不管有无矿化剂存在，均要先转化为半安定方石英，然后再继续转化下去。均要先转化为半安定方石英，然后再继续转化下去。鳞石英的生成必须有矿化剂（杂质）的存在，纯石英加热时形成鳞石英的生成必须有矿化剂（杂质）的存在，纯石英加热时形成不了鳞石英，而只可能有石英和方石英两种变体。不了鳞石英，而只可能有石英和方石英两种变体。另外另外由上图可见由上图可见：-石英亚 稳-鳞石英-方石英熔体石英玻璃-鳞石英141）鳞石英可在砖体结构中形成由矛头状双晶构成的相互交错网络）鳞石英可在砖体结构中形成由矛头状双晶构成的相互交错网络结构，赋予制品较高的荷软温度及机械强度。结构，赋予制品较高的荷软温度及机械强度。硅砖矿物组成中，要求有大量鳞石英存在，而不希望有残余石英硅砖矿物组成中，要求有大量鳞石英存在，而不希望有残余石英和方石英存在，尤其是残余石英。和方石英存在，尤其是残余石英。原因在于：原因在于：4-2 硅质耐火材料生产的理化基础硅质耐火材料生产的理化基础鳞石英矛头状双晶鳞石英矛头状双晶1）鳞石英可在砖体结构中形成由矛头状双晶构成的相互交错网络结152）三种石英变体中，）三种石英变体中，鳞石英的热膨胀率随温度变化比较均匀，且鳞石英的热膨胀率随温度变化比较均匀，且当当T600后，后，具有最小的热膨胀率。因此，鳞石英含量高时有具有最小的热膨胀率。因此，鳞石英含量高时有利于改善制品的抗热震性和高温体积稳定性。利于改善制品的抗热震性和高温体积稳定性。硅砖矿物组成中，要求有大量鳞石英存在，而不希望有残余石英硅砖矿物组成中，要求有大量鳞石英存在，而不希望有残余石英和方石英存在，尤其是残余石英。和方石英存在，尤其是残余石英。原因在于：原因在于：4-2 硅质耐火材料生产的理化基础硅质耐火材料生产的理化基础2）三种石英变体中，鳞石英的热膨胀率随温度变化比较均匀，且当164-2 硅质耐火材料生产的理化基础硅质耐火材料生产的理化基础2）鳞石英各变体之间发生晶型转变时，引起的体积效应最小）鳞石英各变体之间发生晶型转变时，引起的体积效应最小（0.40%），故具有较好的体积稳定性。），故具有较好的体积稳定性。虽然方石英的熔点最高（虽然方石英的熔点最高（1713）（鳞石英）（鳞石英 1670 ，石英，石英1600 ），其量增多有利于提高制品的耐火度，但从体积稳定性看，），其量增多有利于提高制品的耐火度，但从体积稳定性看，方石英在晶型转变时，引起的体积变化最大（方石英在晶型转变时，引起的体积变化最大（2.8%）。另外，方）。另外，方石英含量提高也会导致制品的抗渣性能降低。石英含量提高也会导致制品的抗渣性能降低。硅砖中方石英含量与渣侵蚀量的关系硅砖中方石英含量与渣侵蚀量的关系4-2 硅质耐火材料生产的理化基础2）鳞石英各变体之间发生174-2 硅质耐火材料生产的理化基础硅质耐火材料生产的理化基础 所以，一般希望烧成的硅砖中有尽可能多的鳞石英存在，其次所以，一般希望烧成的硅砖中有尽可能多的鳞石英存在，其次是方石英，残余石英越少越好。是方石英，残余石英越少越好。残余石英在制品于高温下使用时，会继续发生晶型转变，产生残余石英在制品于高温下使用时，会继续发生晶型转变，产生较大的体积膨胀，导致制品结构松散。较大的体积膨胀，导致制品结构松散。鳞石英矛头状双晶鳞石英矛头状双晶4-2 硅质耐火材料生产的理化基础 所以，一般希望18第四章第四章 硅质耐火材料硅质耐火材料4-2 硅质耐火材料生产的理化基础硅质耐火材料生产的理化基础二、硅砖生产中矿化剂的作用及影响其效能的因素二、硅砖生产中矿化剂的作用及影响其效能的因素（一）矿化剂的作用（一）矿化剂的作用1.在高温下促使石英转变为鳞石英和方石英，而又不显著在高温下促使石英转变为鳞石英和方石英，而又不显著降低制品的耐火度。降低制品的耐火度。2.防止砖坯烧成时因发生急剧体积效应而产生的松散和开防止砖坯烧成时因发生急剧体积效应而产生的松散和开裂裂矿化剂的存在导致形成一定量的液相，从而缓冲砖矿化剂的存在导致形成一定量的液相，从而缓冲砖坯因体积变化而产生的内应力。坯因体积变化而产生的内应力。第四章 硅质耐火材料4-2 硅质耐火材料生产的理化基础二19二、硅砖生产中矿化剂的作用及影响其效能的因素二、硅砖生产中矿化剂的作用及影响其效能的因素（二）矿化剂的作用机理（二）矿化剂的作用机理（1）-石英石英 半安定方石英半安定方石英 足量的矿化剂（足量的矿化剂（C）存在）存在12001470AB同时：同时：A+B+C L（2）液相形成后，更促使液相形成后，更促使A、B不断的熔入液相，使之成为过饱和不断的熔入液相，使之成为过饱和熔体，然后以稳定的鳞石英从熔体析出：熔体，然后以稳定的鳞石英从熔体析出：L 鳞石英鳞石英 （3）液相的存在缓冲着晶型转变所引起的体积膨胀应力，防止制液相的存在缓冲着晶型转变所引起的体积膨胀应力，防止制品开裂和结构松散。品开裂和结构松散。二、硅砖生产中矿化剂的作用及影响其效能的因素（二）矿化剂的作20（三）影响矿化剂效能的因素（三）影响矿化剂效能的因素主要包括矿化剂的种类（性质），以及因其而形成的液相的性质。主要包括矿化剂的种类（性质），以及因其而形成的液相的性质。1.矿化剂种类矿化剂种类矿化剂与石英作用矿化剂与石英作用 形成液相的温度越低，则矿化剂的作用越强，形成液相的温度越低，则矿化剂的作用越强，越有利于亚稳方石英向鳞石英转化。越有利于亚稳方石英向鳞石英转化。系系统组成成低共熔点温度低共熔点温度（）Na2O-SiO2728FeO-SiO21178MnO-SiO21291CaO-SiO21436MgO-SiO21543TiO2-SiO21550CaO-Al2O3-SiO21170显显然然，碱碱金金属属氧氧化化物物的的矿矿化化作作 用用 最最 强强，其其 次次 是是 FeO、MnO等等，再再次次是是CaO、MgO等等。但但是是，当当有有Al2O3存存在在时时，CaO-Al2O3-SiO2 系系统可可望望在在1170开始出现液相。开始出现液相。可可见见在在有有其其他他杂杂质质存存在在时时，CaO也是强的矿化剂。也是强的矿化剂。二、硅砖生产中矿化剂的作用及影响其效能的因素二、硅砖生产中矿化剂的作用及影响其效能的因素（三）影响矿化剂效能的因素主要包括矿化剂的种类（性质），21二、硅砖生产中矿化剂的作用及影响其效能的因素二、硅砖生产中矿化剂的作用及影响其效能的因素（三）影响矿化剂效能的因素（三）影响矿化剂效能的因素2.高温下液相的粘度、对石英和方石英的润湿溶解能力。高温下液相的粘度、对石英和方石英的润湿溶解能力。粘度粘度小、润湿溶解能力大的矿化作用强。小、润湿溶解能力大的矿化作用强。3.高温下液相被高温下液相被SiO2饱和的难易程度，即液相的析晶能力。饱和的难易程度，即液相的析晶能力。这一点与硅酸盐熔体的结构（这一点与硅酸盐熔体的结构（O/Si比值）有关。熔体中高聚合比值）有关。熔体中高聚合物浓度大时，尤其是当物浓度大时，尤其是当O/Si比值比值=2.12.5时，时，-鳞石英容易从鳞石英容易从熔体中大量析出。熔体中大量析出。（四）硅砖生产中矿化剂的选择（四）硅砖生产中矿化剂的选择 矿化剂选择的总原则是矿化剂选择的总原则是既要考虑其矿化作用的强弱，形既要考虑其矿化作用的强弱，形成液相温度要低（成液相温度要低（1470，鳞石英的最高稳定温度）；还需，鳞石英的最高稳定温度）；还需考虑原料的配料，以及矿化剂对制品性能的综合影响。考虑原料的配料，以及矿化剂对制品性能的综合影响。二、硅砖生产中矿化剂的作用及影响其效能的因素（三）影响矿化剂22 能能与与SiO2作作用用，并并在在较较低低的的温温度度下下（一一般般应应低低于于13001350）形成液相）形成液相，且对系统的耐火度降低不大。且对系统的耐火度降低不大。能能够够形形成成足足够够数数量量的的液液相相。液液相相应应具具有有较较低低的的粘粘度度及及较较强强的的润湿石英颗粒表面的能力。液相的数量随温度升高变化不大。润湿石英颗粒表面的能力。液相的数量随温度升高变化不大。液液相相的的结结构构应应有有利利于于鳞鳞石石英英析析晶晶即即液液相相的的 O/Si=2.5，液液相相中中阴阴离离子子团团为为Si2O52-，溶溶解解不不稳稳定定变变体体（-石石英英、亚亚稳稳方方石石英英）能能力力较较强强，而而在在1470以以下下对对稳稳定定变变体体（鳞鳞石石英英）溶溶解解能能力力很小。很小。矿化作用不过于激烈，烧后制品不产生裂纹。矿化作用不过于激烈，烧后制品不产生裂纹。矿矿化化剂剂为为非非水水溶溶性性物物质质，且且在在坯坯体体中中易易于于分分布布均均匀匀；价价格格合合理，易于制备。理，易于制备。（四）硅砖生产中矿化剂的选择（四）硅砖生产中矿化剂的选择 理想的矿化剂应具备如下条件：理想的矿化剂应具备如下条件：能与SiO2作用，并在较低的温度下（一般应低于130023（四）硅砖生产中矿化剂的选择（四）硅砖生产中矿化剂的选择实际生产中，广泛采用的矿化剂是实际生产中，广泛采用的矿化剂是“CaO(石灰乳石灰乳)+FeO/Fe2O3(铁鳞铁鳞)”，加入量一般为，加入量一般为 CaO 22.5%，FeO(Fe2O3)0.51.0%，即总加入量即总加入量 34%。因为：。因为：1.该系统的始熔温度较低：该系统的始熔温度较低：系系统组成成低共熔点温度低共熔点温度（）FeO-SiO21178CaO-SiO21436CaO-Al2O3-SiO21170CaO-FeO-SiO211052.CaO既有足够的矿化作既有足够的矿化作用，又对硅砖的耐火度降用，又对硅砖的耐火度降低不大。低不大。如上所述，碱金属氧化物的矿化作用最强，其次是如上所述，碱金属氧化物的矿化作用最强，其次是FeO、MnO等，等，再次是再次是CaO、MgO等。但碱金属氧化物一般不能用作矿化剂，原等。但碱金属氧化物一般不能用作矿化剂，原因包括：降低制品高温性能；生坯干燥泛碱因包括：降低制品高温性能；生坯干燥泛碱易使制品烧成时开易使制品烧成时开裂。裂。（四）硅砖生产中矿化剂的选择实际生产中，广泛采用的矿化剂是“24（四）硅砖生产中矿化剂的选择（四）硅砖生产中矿化剂的选择3.CaO可以改善坯料的结合性和可塑性，使砖坯具有足够的干可以改善坯料的结合性和可塑性，使砖坯具有足够的干燥强度。燥强度。因为因为Ca(OH)2是一种气硬性胶凝性物质。是一种气硬性胶凝性物质。4.氧化铁的加入可以显著降低液相出现的温度及其粘度，既提氧化铁的加入可以显著降低液相出现的温度及其粘度，既提高鳞石英的生成量，又可缓解内热应力，减小制品的开裂。高鳞石英的生成量，又可缓解内热应力，减小制品的开裂。以铁鳞做矿化剂时，要求以铁鳞做矿化剂时，要求FeO+Fe2O390%，0.088mm 的的颗粒颗粒80%，0.5mm 的颗粒的颗粒1%2%。矿化剂的总加入量通常不矿化剂的总加入量通常不应超过应超过3%4%，否则会，否则会强烈降低系统的耐火度。强烈降低系统的耐火度。一般的矿化剂配合加入情一般的矿化剂配合加入情况如表所示。况如表所示。原料种原料种类硅硅砖品种品种FeO+Fe2O3/%CaO/%结晶硅石晶硅石1焦炉焦炉砖0.50.82.03.0结晶硅石晶硅石2焦炉焦炉砖1.02.02.5结晶硅石晶硅石2电炉炉砖1.01.41.7胶胶结硅石硅石1焦炉焦炉砖0.51.82.5胶胶结硅石硅石1电炉炉砖0.31.41.75矿化剂的加入量矿化剂的加入量（四）硅砖生产中矿化剂的选择3.CaO可以改善坯料的结合性254-3 硅砖的生产工艺要点硅砖的生产工艺要点 生产工艺过程生产工艺过程与粘土砖的相似：与粘土砖的相似：废废 砖砖 硅硅 石石 粗粗 碎碎 中中 碎碎 合格颗粒料合格颗粒料 粗粗 碎碎 中中 碎碎 洗洗 涤涤 筛筛 分分 合格料合格料 配配 料料 管磨机管磨机 混混 练练 成成 型型 干干 燥燥 烧烧 成成 检验包装检验包装（+）矿化剂矿化剂 结合剂结合剂（纸浆废液）（纸浆废液）筛筛 分分（+）4-3 硅砖的生产工艺要点 生产工艺过程与粘土砖的26分分类岩石分岩石分类 显微微结构和特征构和特征举例例结晶晶硅石硅石脉石英脉石英石英岩石英岩变质石英岩石英岩石英砂石英砂晶粒很大，晶粒很大，纯净，转变困困难晶粒晶粒较小，小，纯净，中速，中速转变晶粒受地壳晶粒受地壳压力而力而发生扭曲，易生扭曲，易转变晶粒晶粒较大，大，纯度不定度不定吉林吉林本溪本溪包包头胶胶结硅石硅石砂岩砂岩玉髓玉髓燧石岩燧石岩以胶以胶结石英石英为基基质的砂岩的砂岩由玉髓由玉髓组成成以玉髓以玉髓为基基质武武汉山西山西一、原一、原 料料1.硅石：硅石：用于硅砖生产的硅石原料要求用于硅砖生产的硅石原料要求SiO2含量含量96%，同时，同时还要考虑其结构特点，要求其晶粒较粗，结构致密，否则制砖还要考虑其结构特点，要求其晶粒较粗，结构致密，否则制砖烧成时易松散。烧成时易松散。4-3 硅砖的生产工艺要点硅砖的生产工艺要点分类岩石分类 显微结构和特征举272.废硅砖：废硅砖：加入废硅砖可以减小硅砖的烧成膨胀，提高成品加入废硅砖可以减小硅砖的烧成膨胀，提高成品率。但废硅砖的加入量通常率。但废硅砖的加入量通常20%。3.矿化剂：矿化剂：包括石灰乳、铁鳞、平炉渣、硫酸渣等。包括石灰乳、铁鳞、平炉渣、硫酸渣等。用于硅砖生产的石灰乳用于硅砖生产的石灰乳的质量要求为：的质量要求为：CaO90%;(CaCO3+MgCO3)5%(Al2O3+Fe2O3+SiO2)5%用于硅砖生产的铁鳞用于硅砖生产的铁鳞的质量要求为：的质量要求为：(FeO+Fe2O3)90%;0.5mm的颗粒的颗粒12%；0.088mm的颗粒的颗粒80%4-3 硅砖的生产工艺要点硅砖的生产工艺要点一、原一、原 料料废硅砖要求废硅砖要求SiO293%，耐火度，耐火度1670，吸水率，吸水率4.0，作用：减少膨胀，但会降低制品的耐火度和机械强度，提高气作用：减少膨胀，但会降低制品的耐火度和机械强度，提高气孔率。孔率。2.废硅砖：加入废硅砖可以减小硅砖的烧成膨胀，提高成品率。28二、硅砖生产工艺要点二、硅砖生产工艺要点1.配料：配料：硅砖生产配料，细颗粒配比应适当大些，且临界颗硅砖生产配料，细颗粒配比应适当大些，且临界颗粒尺寸不宜太大，一般以粒尺寸不宜太大，一般以23mm为宜。这样有利于减小硅砖为宜。这样有利于减小硅砖的烧成膨胀和开裂，也有利于提高鳞石英的生成量的烧成膨胀和开裂，也有利于提高鳞石英的生成量大颗大颗粒溶解慢、转变慢。粒溶解慢、转变慢。2.成型：成型：关键是调整好坯料的颗粒组成、水分和矿化剂、结关键是调整好坯料的颗粒组成、水分和矿化剂、结合剂等含量，同时采取较高的成型压力，以保证砖坯的密度和合剂等含量，同时采取较高的成型压力，以保证砖坯的密度和强度。成型压力一般应强度。成型压力一般应100150 MPa，生坯密度控制为，生坯密度控制为2.22.3g/cm3。临界粒度：颗粒大易压碎、转变时体积膨胀大而易开裂；临界粒度：颗粒大易压碎、转变时体积膨胀大而易开裂；细粉数量：转变时体积膨胀小、与矿化剂作用及烧结性增强细粉数量：转变时体积膨胀小、与矿化剂作用及烧结性增强31mm:3545%;10.088mm：2025；0.088mm:3540%二、硅砖生产工艺要点1.配料：硅砖生产配料，细颗粒配比应适29二、硅砖生产工艺要点二、硅砖生产工艺要点3.烧成：烧成：硅砖烧成的控制难度较大，原因在于：硅砖烧成的控制难度较大，原因在于：硅砖烧成时硅砖烧成时产生的体积膨胀较大；产生的体积膨胀较大；烧成时产生的液相较少（烧成时产生的液相较少（10%）。）。3.1 烧成温度：烧成温度：控制为控制为1430，过高会导致方石英量增多。，过高会导致方石英量增多。3.2 保温时间：保温时间：在最高烧成温度下，要注意根据制品的形状大小、在最高烧成温度下，要注意根据制品的形状大小、质量要求等因素，进行足够时间的保温。通常保温时间在质量要求等因素，进行足够时间的保温。通常保温时间在2048 h 之内选择。之内选择。3.3 冷却制度：冷却制度：最高烧成温度最高烧成温度600800：快冷：快冷600800常温：慢冷常温：慢冷3.4 烧成曲线制定原则：烧成曲线制定原则：按一定速度平稳升温，止火温度正确，弱还原气氛烧成。按一定速度平稳升温，止火温度正确，弱还原气氛烧成。二、硅砖生产工艺要点3.烧成：硅砖烧成的控制难度较大，原30烧成制度制订原则：烧成制度制订原则：石英的相变石英的相变（石英（石英，石英石英 方石英方石英 方石英）方石英）原料的转变速度原料的转变速度（快速转变，升温和止火温度（快速转变，升温和止火温度）添加物的数量和性质添加物的数量和性质（液相多，升温（液相多，升温）砖块的形状大小砖块的形状大小（大块及异型，升温（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）二、硅砖生产工艺要点二、硅砖生产工艺要点烧成制度制订原则：二、硅砖生产工艺要点31（1）150 自由水自由水（2）450500 Ca(OH)2分解，砖坯结合强度分解，砖坯结合强度（3）550650 石英石英石英石英（4）600700 CaO与与SiO2的固相反应开始，砖坯结合强度的固相反应开始，砖坯结合强度 2CaO SiO2 2CaOSiO2 2CaOSiO2SiO22（CaOSiO2）（5）10001100 生成固溶体：生成固溶体：CaOSiO2FeOSiO2CaOSiO2FeOSiO2（6）1200：与杂质如与杂质如Al2O3、Na2O等作用形成液相等作用形成液相（8-10%），），润湿石英颗粒，石英转变速度润湿石英颗粒，石英转变速度。（7）13001350 鳞石英和方石英鳞石英和方石英（8）13501430 鳞石英鳞石英，方石英，方石英3.5 硅砖烧成过程中的主要物理化学变化硅砖烧成过程中的主要物理化学变化（1）150 自由水3.5 硅322、硅、硅铬砖：抗氧化：抗氧化铁和熔渣侵和熔渣侵蚀性性强强3、硅、硅锆砖和硅和硅堇青石青石砖：高高热震震稳定性定性4、硅碳化硅、硅碳化硅砖：高高热震震稳定性、耐磨性、定性、耐磨性、热导率率4-3 特种硅砖特种硅砖1、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2、硅铬砖：抗氧化铁和熔渣侵蚀性强4-3 特种硅砖1、高33石英玻璃：石英玻璃：过冷液体冷液体热震震稳定性和化学定性和化学稳定性定性熔融石英制品：熔融石英制品：石英玻璃石英玻璃为原料的再原料的再结合制品合制品性性质：热震震 耐化学侵耐化学侵蚀（酸、（酸、氯）耐冲刷耐冲刷 强强度度 热导率率 体体积稳定定缺点：缺点：1100，析晶，裂，析晶，裂纹，剥落。，剥落。应用：用：浸入式浸入式长水口水口 焦炉炉焦炉炉门及煤气上升管及煤气上升管4-5 石英玻璃及其制品石英玻璃及其制品石英玻璃：过冷液体热震稳定性和化学稳定性4-5 石34n石英玻璃石英玻璃(或熔融石英或熔融石英)是用天然的纯净石英或水晶，在高是用天然的纯净石英或水晶，在高于其熔点的温度下加热熔化成粘稠的透明熔体，再通过控于其熔点的温度下加热熔化成粘稠的透明熔体，再通过控制熔体的冷却速度，使其来不及析晶所形成的玻璃体。石制熔体的冷却速度，使其来不及析晶所形成的玻璃体。石英玻璃及其制品具有极低的线膨胀系数，极好的抗热震性英玻璃及其制品具有极低的线膨胀系数，极好的抗热震性,特别低的热导率和良好的化学稳定性。因此，石英玻璃制特别低的热导率和良好的化学稳定性。因此，石英玻璃制品作为特种耐火材料品作为特种耐火材料和其他功能材料而得到广泛应用。为和其他功能材料而得到广泛应用。为了提高纯度，减少杂了提高纯度，减少杂质，石英玻璃陶瓷和石英玻璃质浸入质，石英玻璃陶瓷和石英玻璃质浸入式水口的制造一般采式水口的制造一般采用石膏模泥浆浇注成型。这种成型工用石膏模泥浆浇注成型。这种成型工序多，周期长，制造序多，周期长，制造工艺比较复杂。工艺比较复杂。4-5 石英玻璃及其制品石英玻璃及其制品石英玻璃(或熔融石英)是用天然的纯净石英或水晶，在高于其熔点35本章作业题：本章作业题：1.为什么希望硅砖的矿物组成中要有尽可能多的鳞石英？尽可为什么希望硅砖的矿物组成中要有尽可能多的鳞石英？尽可能少的残余石英？能少的残余石英？2.硅质制品生产中，加入的矿化剂有何作用？说明矿化剂的作硅质制品生产中，加入的矿化剂有何作用？说明矿化剂的作用机理。用机理。3.硅砖生产中为什么通常采用硅砖生产中为什么通常采用“石灰乳石灰乳+铁鳞铁鳞”作为矿化剂作为矿化剂？本章作业题：1.为什么希望硅砖的矿物组成中要有尽可能多的鳞36