基本介紹
- 中文名：矽石耐火材料
- 外文名：silicon refractory
- 主要成分：二氧化矽
- 領域：冶金、土木、建築等
概述,矽質原料,製備工藝,
概述
矽質製品屬酸性耐火材料，對酸性爐渣抵抗能力強，但易被鹼性熔渣強烈侵蝕，易受氧化鉀、氧化鈉等氧化物作用而破壞，但對氧化亞鐵、氧化鐵等氧化物有良好的抵抗性。矽質製品中的典型產品矽石耐火材料具有荷重變形溫度高的特點，其荷重軟化溫度接近磷石英、方石英的熔點(1670℃，1713℃)；矽石耐火材料砌築體有良好的氣密性和結構強度，最大的缺點是抗熱震穩定性低。矽石耐火材料主要用於焦爐、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐及其他熱工設備的結構材料。
矽質原料
製造矽石耐火材料用原料包括主要原料、結合劑和礦化劑等。矽石耐火材料的主要原料是石英。自然界中有許多石英品種，從結晶狀態看有隱晶的火石到理想晶體的水晶等，耐火材料中這兩個極端品種都不適應，原因是煅燒過程中低溫型石英向各種高溫型晶型轉變時或出現瞬間轉化（如火石），或轉化特別緩慢（如水晶），最適宜於製造矽石耐火材料耐火材料的是膠黏石英岩或塊狀石英岩。此外，矽石耐火材料生產過程中產生的燒成廢品也可作為原料使用，這可以減少磚坯的燒成膨脹，減少燒成廢品。但加入廢磚會降低製品的耐火度和機械強度、增加氣孔率，因此，廢磚加入量通常控制在20%以下。
矽石耐火材料製造中的結合劑有石灰和有機結合劑。石灰以石灰乳的形式加入坯料中，結合磚坯內的石英顆粒，在乾燥後增加磚坯的強度。最常用的有機結合劑是亞硫酸紙漿廢液，其作用是提高坯料可塑性和磚坯乾燥後的強度。石灰的另一個作用是在燒成過程中起礦化劑作用，促進石英的轉變，此外，也有採用軋鋼皮（鐵磷）、平爐渣、硫酸渣、軟錳礦等礦化劑的。
製備工藝
矽石耐火材料生產的工藝流程大體可分為原料的組成選擇、成形、燒成及冷卻四個主要過程。
矽石耐火材料要求的粒度一般是大於1mm的顆粒占30%～35%，0.09~1mm的顆粒占35%~40%，餘下的小於0.09mm。矽質坯體加熱時的鬆散與燒結能力取決於顆粒組成中粗細兩種粒度的性質和數量，粗顆粒轉變在很大程度上發生在細顆粒轉變和矽體開始燒成之後。所以粗顆粒轉變時體積膨脹是磚體趨於鬆散以至開裂的基本因素。因此，希望在磚坯中有足夠數量的細顆粒含量，以提高磚坯的燒結性。
符合粒度要求的原料選好後，可進入成形階段製備矽石耐火材料坯料。坯料的成形性能受顆粒組成、水分和加入物的影響，調整這些因素可以改善坯料的成形性能。
將成形並乾燥後的磚坯送入燒成窯內燒結。在燒成過程中伴隨有大量的物理化學變化，如磚坯中殘餘水的排除，石灰乳的脫水反應，二氧化矽的晶型轉換，氧化鈣與二氧化矽、氧化鐵與二氧化矽的固相反應等。矽石耐火材料燒成至最高燒成溫度時，通常根據製品的形狀大小、窯的特性、晶型轉變難易、製品要求的密度等給以足夠的保溫時間，一般波動在20~48h。
矽石耐火材料燒成後，高溫下（600~800℃以上）可以快冷；低溫時因有方石英和磷石英的快速晶型轉變，產生體積收縮，故應緩慢冷卻。
