半矽磚

半矽磚是以矽石和粘土質原料摻合製成的。因此，矽磚的熱膨脹大和耐火粘土磚的燒成收縮和軟化溫度低相互抵銷的結果，使半矽磚成為介於兩者之間的磚。

基本介紹

• 中文名：半矽磚
• 外文名： semi-silica brick
• 屬性：矽酸鋁質耐火材料製品
• 耐火度：約SK27
• 原料：含石英砂的耐火粘土、葉蠟石
• 套用學科：冶金工程

概述

矽磚是二氧化矽（）含量在92%以上的磚，是酸性磚的典型品種。原先它作為煉鋼用耐火材料，是酸性平爐不可缺少的。隨著煉鋼工藝的改變，矽磚現在主要用於煉焦爐，此外玻璃熔窯、電爐和熱風爐也使用一部分。它的生產量占耐火材料總產量的10%以下。

半矽磚是指含量大於65%，含量為15%一30%的鋁矽系耐火製品。半矽磚一般採用含石英雜質的粘土或原生高嶺土、耐火粘土或高嶺土選礦時所得的尾礦和葉蠟石作原料。世界各國多用葉蠟石製造半矽磚。

半矽磚的耐火度約SK27左右（～1610℃），就成分而言是屬於最一般的耐火材料。價格低、高溫下的體積變化小、耐急冷急熱性好等都是它的特點。以前的煤氣發生爐和煉焦爐這類爐子反覆期熱和冷卻便會出現膨脹和收縮的地方都使用半矽磚，現在矽磚製造技術提高后就幾乎不再使用半矽磚了。

半矽磚高溫體積穩定（稍有膨脹），有利於提高砌體的整體性，減弱熔渣對砌體的侵蝕作用；與高溫熔渣接觸時，在磚的表面形成一層粘度較大的釉狀物質，堵塞氣孔，阻止熔渣向磚內滲透，從而提高了磚的抗侵蝕能力；而且荷重變形開始溫度較高；所以在某些場合,其使用壽命不遜於一般粘土磚。因此，半矽磚廣泛用於焦爐、酸性化鐵爐、冶金爐煙道、盛鋼桶內襯、流鋼磚和鐵水罐等。

半矽磚主要用作盛鋼桶內襯和下注澆鋼系統的耐火層。此外，還可用於熱爐爐頂、蓄熱室格子磚、化鐵爐爐襯、各種窯爐爐底和煙道等部位。

生產工藝

半矽磚的生產工藝可分為燒成或不燒成兩種。不燒成磚多採用水玻璃作結合劑製成。燒成磚的生產工藝與粘上製品的大體相同，但也有其特點，主要表現在：

（1）是否加入熟料是由原料的特性和製品使用要求決定的。矽質粘土燒成收縮小，可以不加熟料使用。若要提高半矽磚的抗熱震性，則應加入10%一20%的熟料。

（2）原料中如果易熔物少，石英顆粒粗，則半矽磚的密度低，強度差，但抗熱震性好，荷重軟化溫度高；反之則製品的耐火性能差，抗熱震性降低。因此，外加石英砂或矽石熟料時應根據製品使用條件來決定是加大顆粒物料，還是添加細顆粒物料。

（3）半矽磚在1250℃以下，體積收縮不明顯，在高溫時隨液相增多而體積收縮較大，因此其燒成溫度應比粘土磚高，一般在1350—1410℃範圍內，以獲得高密度製品。

（4）用葉蠟石作半矽磚原料時，其工藝應根據葉蠟石原料的化學組成確定。葉蠟石中的主要成分葉蠟石脫水後失重小，仍保持其晶格結構，因此可直接用生料製成磚坯，還可充分利用礦物資源，以降低生產成本。為防止燒成膨脹，強度降低，也可將蠟石原料煅燒成熟料，在配料時加入小部分。還應注意的是，蠟石吸水性很差，因此泥料水分應嚴格控制，否則在成型時會發生成品裂紋。

技術指標

半矽磚對酸性爐渣具有良好的抵抗性，並具有較高的高溫結構強度，體積比較穩定。它主要用於砌築焦爐、酸性化鐵爐、冶金爐煙道以及盛鋼桶內討等。如右圖所示列出了我國用於焦爐和化鐵爐的半矽磚性能要求。

我國用於焦爐和化鐵爐的半矽磚性能要求

焦爐用半矽磚

半矽磚的的質量分數為15%～30%，的質量分數大於65%，它是一種半酸性的耐火材料。半矽磚一般用含石英砂的耐火黏土、葉蠟石（）以及耐火黏土或高嶺土選礦的尾礦作原料。

半矽磚的使用性質介於黏土材料和矽質材料之間。其抗熱震性較矽質材料好；在使月過程中因其中的石英膨脹抵償了黏土的收縮，體積變化較小，有的還略有膨脹，因而有並於砌體的氣密性，減弱熔渣對砌體的侵蝕作用；它的另一特點是當高溫熔渣與磚表面接角後，在磚的表面產生一層黏度很大的釉狀物質（熔渣與材料作用形成的含量很高的熔融物，厚度為l～2mm），堵塞了氣孔，阻止熔渣繼續向磚內滲透，形成一層保護層，從而提高了磚的抗侵蝕能力。

半矽磚所用的原料貯存量大，價格較低，可代替二、三等黏土磚，使用範圍較廣。由於半矽磚對酸性爐渣具有良好的抵抗性，並具有較高的高溫結構強度、體積比較穩定。它主要用於砌築焦爐、酸性化鐵爐、冶金爐煙道及盛鋼桶內襯等，我國焦爐用半矽磚的技術條件如右圖所示。

半矽磚中比較有代表性和常用的是蠟石磚，其外觀與黏土磚差別不大，呈白色或灰白色。材料比磚坯略有膨脹，其膨脹率約為0.7%～0.9%。高溫性能與黏土磚相近，耐火度波動於1670～1710℃，荷重軟化溫度為1300～1430℃（開始點）。

熔融矽磚

熔融矽磚的成分和一般矽磚一樣，都是，但原料是石英玻璃粉末，並不加其他配料，以純察的狀態成型、加工、燒結成磚。所以它的性質和石英玻璃一樣；但為白色、不透明，氣孔率是8—18%，這些則與石英玻璃不同。這種矽磚的特點是導熱係數和熱膨脹係數低，耐急冷急熱性（耐崩裂性）極好。

這種磚能做成各種複雜的形狀，因此用途非常廣。因為它能有效地抵抗熔融鋼水的侵蝕，所以，用作連續鑄鋼的浸入式水口、上注用長水口；還用作高爐的風管內襯，又因不會和碳素粘結，因而可用作焦爐爐門內襯、上升管內襯等。其他如非鐵金屬用的流槽、鑄桶，玻璃窯也使用一部分。