焦爐矽磚(silica brick for coke oven)是指以鱗石英為主晶相用於砌築煉焦爐的矽質耐火製品。現代焦爐是由上千種磚型，上萬t耐火材料砌築的龐大熱工設備。矽磚是其砌體的主要材料，構成了焦爐的基本部分：蓄熱室牆、斜道、燃燒室、炭化室、爐頂等，占耐火磚總量的60%-70%a焦爐的一個爐役約20~30a，有的高達45a。焦爐矽磚的質量是影響爐役長短的因素之一。隨著焦爐的大型化，主火道的溫度提高，焦爐矽磚的質量更顯重要。
基本介紹
- 中文名：焦爐矽磚
- 外文名：silica brick for coke oven
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：耐火材料
- 屬性：矽質耐火製品
簡介,性能,製造工藝,展望,
簡介
焦爐矽磚(silica brick for coke oven)是指以鱗石英為主晶相用於砌築煉焦爐的矽質耐火製品。現代焦爐是由上千種磚型，上萬t耐火材料砌築的龐大熱工設備。矽磚是其砌體的主要材料，構成了焦爐的基本部分：蓄熱室牆、斜道、燃燒室、炭化室、爐頂等，占耐火磚總量的60%-70%a焦爐的一個爐役約20~30a，有的高達45a。焦爐矽磚的質量是影響爐役長短的因素之一。隨著焦爐的大型化，主火道的溫度提高，焦爐矽磚的質量更顯重要。
性能
焦爐矽磚物理性能：
(1)荷重軟化溫度高，焦爐矽磚在高溫下能承受爐頂上裝煤車的動負荷，並可長期使用不變形；
(2)熱導率高。焦炭是用焦煤在炭化室中靠燃燒室的牆傳導加熱而煉成，所以砌築燃燒室牆的矽磚應有較高的熱導率。在焦爐燃燒室的溫度範圍內。矽磚比粘土磚、高鋁磚的熱導率高。而緻密焦爐矽磚比普通的焦爐矽磚熱導率可提高10%~20%；
(3)高溫時有良好的抗熱震性。由於焦爐周期性的裝煤、出焦，引起燃燒室牆兩側矽磚的溫度劇烈變化。正常操作的溫度波動範圍內不會引起矽磚的嚴重裂紋和剝落，因為在600℃以上，焦爐矽磚有良好的抗熱震性；
(4)高溫體積穩定。晶型轉化良好的矽磚中，殘存石英不大於1%，加熱時的膨脹集中在600℃以前，之後膨脹顯著趨緩。在焦爐正常操作時，溫度不降至600℃以下，砌體的變化也不會大，可長時期保持砌體的穩定和嚴密性。
製造工藝
選擇晶型易於轉化的石英岩(矽石)或兩種以上不同轉化特點的石英岩為原料。混合石英岩可以調節化學成分和減緩在燒成時的集中膨脹而提高燒成合格率。石英岩經過破碎通過0.5、1.0、2.0mm的多層篩，將篩下料分別貯存口用球磨機或其他細粉碎設備製作0.088mm以下的細粉。將各種粉料進行合理級配。在濕碾機中加入石灰乳、氧化鐵等礦化劑，總量為配料量的3%~4%。經充分混練後的泥料應有35%以上的0.088mm的細粉量。泥料放入模型內，以機械或手工成型。成型後的磚坯要逐塊檢查尺寸和外形。磚坯的體積密度為2.24~2.28g/cm，合格的磚坯在低溫下於燥，隧道乾燥器的磚坯進口溫度不超過70℃，大的焦爐矽磚可在室式乾燥器中乾燥，最初溫度不超過60℃。乾燥後的磚坯殘留水分不超過1%，大磚不超過0.5%，經外形和斷面檢查合格後，裝在隧道窯或倒焰窯、梭式窯中燒成。燒成溫度為1380-1450℃，冷卻後逐塊檢選。
焦爐矽磚應存放於防水倉庫中，受水濕後在100℃以下的溫度緩慢烘乾仍可使用。含水矽磚經過冷凍則影響其強度，需再檢驗。築爐時應按焦爐磚製造廠提供的熱膨脹率留出膨脹縫。烘爐的溫度一時間升溫曲線應合理制訂，特別是在600℃前膨脹較激烈的階段要嚴格控制。
展望
為了提高焦爐矽磚的熱導率，世界各國都在研究添加物，在配料中加入1%~2%的金屬氧化物，如氧化銅、氧化鐵、氧化鈦，可提高熱導率10%左右，但尚未投入工業性生產。有入不主張增加低熔物，因為這祥會加劇矽磚內部組分遷移。有人用加入Si、SiC、Si3N4，在燒成時產生SiO2的方法降低製品的氣孔率。還有人主張利用碳化室側的石墨在矽磚氣孔中的沉積，提高其熱導率，並提出不用緻密矽磚，如此等等。說明都在注意提高焦爐矽磚的熱導率問題。隨著對焦爐大型化、高產和長壽的要求，對焦爐矽磚的研究會出現有實際意義的成果。
