耐火石

耐火石，有些地方又叫紅石岩或泡砂石。由於它質地較鬆軟，容易鑿雕成型，所以很早就被人們鑿成各種異形耐火磚，用於砌築各種高溫爐的爐襯。

基本介紹

• 中文名：耐火石
• 外文名：Ovenstone
• 別稱：泡砂石、紅石岩
• 套用：耐火材料

簡介

耐火石是一種高嶺石膠結的石英砂岩，我國礦源極為豐富，盛產於四川、湖北、廣西等地，開採方便，價格便宜，長期以來為長江沿岸和西南地區各玻璃工廠及冶金工業所採用的天然耐火材料。

耐火石耐火度在1600～1700℃之間，含鐵量較低，其成分與玻璃有些接近，抗玻璃液侵蝕性能較好，加工方便，價格只有剛玉磚的十分之一左右。但是，耐火石由於是天然岩石，其化學成分及物理性質隨著產地的不同變異甚大，即使同一礦床，波動範圍也不小，這主要取決於生成的天然壓力和結合粘土的含量。

化學組成

耐火石的主要化學成分二氧化矽（SiO₂）80～86%，三氧化二鋁（Al₂O₃）10～15%，仍可作為Al2O3含量在15%左右的半酸性耐火材料的一種，屬SiO₂－Al₂O₃系統。

岩相組成

耐火石的礦物組成是由高嶺石膠結的石英砂岩，砂狀結構，成層狀構造。砂粒形狀一般呈稜角狀，大小為0.1~0.8毫米，彼此間不規則分布，砂粒的堆積密度鬆緊不一致，主要由石英（50%），其次由岩質（矽質岩、高嶺石），少量白雲母、電氣石等組成。膠結物主要為高嶺石，少量絹雲母、石英等。耐火石的晶體大小在0.02毫米以下，分布於上述碎屑之間，為孔隙式膠結，膠結物的含量約25%。耐火石層與層間有其它雜質摻合，這些雜質的組成和性能與耐火石有差別，因此生耐火石容易一層一層（一片一片）剝落，在外觀上就形成“紋路”。

套用

耐火石常在玻璃廠做耐火材料。在玻璃廠套用方法如下：

耐火石的質量挑選

外觀質量要求外觀緻密、顏色清白、不含有明顯的雜質條紋。化學組成SiO₂及Al₂O₃的含量應高，以提高抗玻璃液的侵蝕性能和耐火度。如廣西柳城出產的耐火石含SiO₂量達95%以上，耐火度在1730℃，耐壓強度在613kg/cm²以上，而四川的耐火石SiO₂含量為80%左右，耐火度在1630～1650℃之間，耐壓強度400kg/cm²左右，性能差別較大。

在物理性質方面，除要求耐壓強度、耐火度高外，氣孔率應越小越好，比重則越大越好。

耐火石的煅燒

用耐火石作為拉絲爐爐體材料有生的和熟的兩種。熟耐火石是將生耐火石在窯內經1450℃以上高溫煅燒而成。

生耐火石進行煅燒的原因是：

1. 由於生耐火石內含有大量的高溫揮發物質，在使用初期不斷的從磚體中逸出大量的氣體，從而使玻璃液中帶有大量的1毫米直徑以上的氣泡。這些氣泡，在拉絲爐剛升溫時，如果升溫速度太快，含有大量氣泡的玻璃液有時會溢出堝外，將加球管堵塞而無法加球，、甚至於可以將堝蓋拱起。在拉絲中，這些氣泡將嚴重影響正常作業。熟耐火石因為在煅燒中，大部分氣體已經逸出，上述現象可以大為改善。
   
2. 生耐火石熱穩定性很差，熱膨脹係數很大且不一，較易炸裂。熟耐火石熱穩定性較好，熱膨脹係數極小而不易炸裂，因此，拉絲爐的升溫速度可以加快，提前投產。
   
3. 生耐火石在加工及砌堝體時，“紋路”的選擇極為重要，因為耐火石成層（片）狀構造，層與層間有其它雜質摻合，共組成、性能和耐火石本體有差別，如果“紋路”與工作面平行，層間容易開裂和剝落，影響拉絲與使用壽命，因此， “紋路”應與工作面垂直：根據試驗，由於“紋路"的朝向不同，其抗玻璃液侵蝕性能可影響33%左右。
   

耐火石對玻璃液質量的影響

耐火石對玻璃的成分影響不大，玻璃組成中的各氧化物含量均在控制範圍之內，因此，不會影響玻璃纖維的使用性能。同時，由於耐火石中的石英砂微小顆粒和高嶺土物質很容易被玻璃液所侵蝕並易熔於玻璃液相之中，因此在拉絲時，極少發現耐火石的結石、塞孔或短時大量密集斷頭等現象。但是，耐火石中的石英和高嶺土侵蝕下來的熔融物，溶解於玻璃液相以後，這種富矽和富鋁的玻璃熔團，如果得不到足夠時間的擴散和均化，會造成玻璃液粘度不均，使拉絲時出現斷頭、飛絲增多的情況，在拉制無鹼玻璃纖維時更甚。同時，由於生耐火石內氣孔率和有機物質含量都較高，這些都是形成泡核的條件。耐火石在高溫玻璃液的作用下，有氣泡成核作用，使氣泡源源不斷從耐火石中逸出到玻璃液中，另外，從耐火石壁內毛細孔道中放出氣泡，可以持續較長時間，使纖維成型過程中出現氣泡的斷頭和飛絲。但是，耐火石產生的這種氣泡並非是永久性的，當達到相對平衡後，氣泡數量明顯減少。使用熟耐火石時，初期的氣泡可以大為減少。

國內，耐火石較多的使用於拉制中鹼玻璃纖維，特別是非鉑拉絲爐。