耐火材料工藝學(xué) 第四章硅質(zhì)耐火材料.ppt

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1、耐火材料工藝學(xué)耐火材料工藝學(xué)ProcessesofRefractory安徽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院冒愛(ài)琴Ｅmail：maoaiqinmaq＠163.com本章重點(diǎn)：◆SiO2變體及晶型轉(zhuǎn)變◆　鱗石英的熔點(diǎn)及結(jié)晶特性◆　礦化劑的選擇原則及其種類(lèi)◆　硅磚的生產(chǎn)工藝及其性能第四章　硅質(zhì)耐火材料RefractoriesofSiO2System7/21/20212材料科學(xué)與工程學(xué)院簡(jiǎn)介:以SiO2為主要成分（93-98%）的耐火制品,包括硅磚、特種硅磚、石英玻璃及其制品。一、定義7/21/20213材料科學(xué)與工程學(xué)院二、特點(diǎn)①對(duì)酸性爐渣抵抗力強(qiáng)，但受堿性渣強(qiáng)烈侵蝕，對(duì)CaO、Fe

2、O、Fe2O3等氧化物有良好的抵抗性；②荷重變形溫度高，波動(dòng)在1640~1680℃間，接近鱗石英，方石英的熔點(diǎn)(1670℃、1713℃)；③熱震穩(wěn)定性低，其次是耐火度不高，這限制了廣泛應(yīng)用。7/21/20214材料科學(xué)與工程學(xué)院應(yīng)用于：—焦?fàn)t、熱風(fēng)爐、玻璃熔窯、隧道窯的拱頂、各種窯爐的架子磚等。7/21/20215材料科學(xué)與工程學(xué)院§3.1硅磚生產(chǎn)的物理化學(xué)原理一、SiO2的同質(zhì)多晶轉(zhuǎn)變SiO2的晶型轉(zhuǎn)變7/21/20216材料科學(xué)與工程學(xué)院SiO2不同變體間轉(zhuǎn)變時(shí)的體積變化互變性轉(zhuǎn)變體積變化，%轉(zhuǎn)變溫度，℃轉(zhuǎn)變方式β-石英→α-石英+0.82573位移型轉(zhuǎn)變?chǔ)?鱗石英→

3、β-鱗石英+0.28117β-鱗石英→α-鱗石英+0.2163β-方石英→α-方石英+2.8180~270α-石英→α-鱗石英+12.7870重建型轉(zhuǎn)變?chǔ)?石英→α-方石英+17.41200~1350α-鱗石英→α-方石英+4.71470α-方石英→熔體+0.11713熔融石英→α-方石英-0.4~12007/21/20217材料科學(xué)與工程學(xué)院變體名稱(chēng)穩(wěn)定溫度，℃晶系結(jié)晶習(xí)性常溫下真比重熔點(diǎn)，℃β-石英＜573三方柱狀2.6511600α-石英573~870六方2.533γ-鱗石英常溫~117斜方矛頭狀雙晶2.27~2.35（天然）2.262~2.285（人工）1670β

4、-鱗石英117~163六方2.24α-鱗石英870~1470六方蜂窩狀結(jié)構(gòu)2.228β-方石英180~270斜方2.33~2.34（天然）2.31~2.32（人工）1730α-方石英1470~1713等軸2.229石英玻璃＜1713非晶質(zhì)2.203SiO2變體的性質(zhì)7/21/20218材料科學(xué)與工程學(xué)院磷石英具有較高的體積穩(wěn)定性?。?/21/20219材料科學(xué)與工程學(xué)院純SiO2變體的△G-T圖7/21/202110材料科學(xué)與工程學(xué)院鱗石英矛頭雙晶（熔點(diǎn)1670℃）7/21/202111材料科學(xué)與工程學(xué)院鱗石英雙晶(N1×100)石英粒狀晶體的斷口形貌7/21/20211

5、2材料科學(xué)與工程學(xué)院為什么在硅磚的生產(chǎn)過(guò)程中，β-石英轉(zhuǎn)化成鱗石英的量越多越好？然界中，各種硅石所含的石英一般均為β-石英，至于鱗石英、方石英則很少。①方石英的熔點(diǎn)1723℃、鱗石英是1670℃、而石英是1600℃，但石英具有較高的體積穩(wěn)定性；③不易熔于液相，這就使制品不因液相的出現(xiàn)而發(fā)生變形，只有溫度達(dá)到鱗石英的熔點(diǎn)，破壞了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，制品才被壓潰。②硅磚中鱗石英具有特殊的結(jié)構(gòu)，矛頭狀雙晶相互交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，形成結(jié)晶網(wǎng)絡(luò)，能獲得堅(jiān)強(qiáng)的骨架；因而使磚具有較高的荷重軟化點(diǎn)及機(jī)械強(qiáng)度；7/21/202113材料科學(xué)與工程學(xué)院1、作用是加速石英在燒成時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榈兔芏鹊淖凅w(鱗石

6、英和方石英)而不顯著降低其耐火度。它還能防止磚坯燒成時(shí)因發(fā)生急劇膨脹而產(chǎn)生的松散和開(kāi)裂。注：制品松散、開(kāi)裂的原因：在礦化劑很少或幾乎沒(méi)有時(shí)，α-石英轉(zhuǎn)變?chǔ)?方石英（干轉(zhuǎn)化）。在干轉(zhuǎn)化時(shí)，由于磚體的不均勻的體積膨脹很大，而又無(wú)液相緩沖應(yīng)力。因而引起制品結(jié)構(gòu)松散和開(kāi)裂，不可能制得良好性能的制品。二、礦化劑7/21/202114材料科學(xué)與工程學(xué)院2、影響礦化劑作用的因素取決于所加礦化劑與磚坯中硅氧在高溫時(shí)所形成熔液的數(shù)量和性質(zhì)，即液相開(kāi)始形成的溫度，液相的數(shù)量、粘度、潤(rùn)濕能力和結(jié)構(gòu)等。①共熔溫度：愈低，愈有利于燒成中形成的方石英通過(guò)液相向鱗石英轉(zhuǎn)變，礦化劑作用愈強(qiáng)，磷石英愈多，

7、晶粒愈大。如；CaO-Al2O3-SiO2：11707/21/202115材料科學(xué)與工程學(xué)院②液相的結(jié)晶能力（液相是否易被SiO2所飽和）含Li2O、Na2O、FeO、MnO等氧化物的液相易被SiO2飽和，具有高的結(jié)晶能力，是強(qiáng)礦化劑。③液相黏度和潤(rùn)濕能力（溶解速度）黏度：擴(kuò)散速度和液相的粘度有關(guān)，以堿金屬氧化物作礦化劑時(shí)，所得液相的粘度最小，鱗石英化程度也最高。二價(jià)氧化物次之。注：當(dāng)用復(fù)合氧化物為礦化劑時(shí)，在SiO2含量相同，則所得液相的粘度比只用其中一種氧化物的小，因而能增強(qiáng)礦化作用。潤(rùn)濕能力：與所加氧化物的陽(yáng)離子半徑及電