耐火材料-硅質材料-鋼鐵冶金.ppt

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1、1第四章硅質耐火材料硅質耐火材料是指以SiO2為主成分的耐火材料（SiO2含量93％以上）；種類：硅磚、特種硅磚、石英玻璃；主要用途：焦爐、玻璃熔窯、酸性煉鋼爐以及其他熱工設備。23性能特點：屬于酸性耐火材料，抵抗酸性爐渣侵蝕能力強；高溫結構強度高，荷重軟化溫度1640～1680℃，接近鱗石英、方石英的熔點（1670℃、1713℃）；重燒膨脹，耐磨，導熱性好；熱震穩(wěn)定性差（1～4次）；耐火度不高（1690～1720℃）。4本章主要內容硅磚生產的物理化學原理原料及其性質硅磚的生產工藝要點特種硅磚石英玻璃及其制品5第一節(jié)硅磚生產的物理化學原理SiO2

2、的同質多晶轉變礦化劑的作用及影響礦化作用的因素與硅磚性質有關的物系6一、SiO2的同質多晶轉變SiO2在常壓下有七個變體和一個非晶型變體。根據(jù)轉變特點和速度，SiO2晶型轉變分為兩類：遲鈍型轉變（重建型）和快速型轉變（位移型）。7不同晶型之間的轉變（遲鈍型轉變）在加熱過程中，石英、鱗石英、方石英及硅氧溶液（石英玻璃）之間發(fā)生相互轉化，是屬于由一種晶型轉變成另一種晶型的轉變過程（重建型轉變，速度慢、時間長）。這種轉變過程伴隨有較大的體積效應。一般是不可逆的。晶型之間在結構和物理性質上存在較大的差別。不同晶型之間的轉變從晶體的邊緣開始，逐漸發(fā)展至中心

3、，必須破壞原有的晶體結構，使Si-0鍵斷開，實現(xiàn)原子的重新排列，組成新的結構。所以轉變過程消耗能量大，轉變溫度高，轉變速度慢，經過較長時間才能實現(xiàn)，故稱為遲鈍型轉變。8同一晶型亞態(tài)之間的轉變（快速型轉變）同一晶型亞態(tài)、型之間也發(fā)生相互轉變，并且是可逆的。由于快速轉變是在瞬時發(fā)生的，其體積效應危害大。這種亞態(tài)變體的結構和物理性質是相似的，轉變時Si-0鍵沒有被破壞和斷開，只有鍵的角度發(fā)生變化，晶格發(fā)生扭曲或伸直，消耗能量小，轉變溫度低，轉變速度快，體積效應小，只要達到轉變溫度，晶體從中心到邊緣全部立刻轉變，故稱為快速型轉變。9干轉變與濕轉變低溫型石

4、英轉變?yōu)楦邷匦褪⑦^程中，石英顆粒會開裂。如有礦化劑存在時，形成的液相就會沿著裂紋侵入顆粒內部，促使石英轉變?yōu)轺[石英。通常，這種轉變稱為濕轉變。如果很少或幾乎沒有礦化劑時，石英開始形成半安定方石英，然后形成方石英，這種轉變稱為干轉變。干轉變時磚坯產生較大的不均勻膨脹，又無液相緩沖應力，會造成制品的結構開裂和松散。10經過高溫燒成后，硅磚的性能主要與SiO2的晶型有關。各種晶型的熔點不同：石英的熔點最低，為1600℃；方石英的熔點最高為1723℃，鱗石英為1670℃。因此，方石英的含量高，有利于提高硅磚的耐火度；而鱗石英含量高，則因其具有矛頭雙晶。

5、在磚中相互交錯形成網(wǎng)絡狀結構，有利于提高制品的荷重軟化溫度。由于殘余石英在高溫下可繼續(xù)向方石英或鱗石英轉變，并伴有較大的體積膨脹，故其含量愈少愈好。11硅磚理想的礦物組成是主要礦物為鱗石英，其次是方石英。殘余石英（?—石英）越少越好。硅磚中所石英轉變程度用真比重衡量，一般小于2.38g/cm3。優(yōu)質硅磚真比重2.32～2.36之間。12礦化作用：加速石英在燒成時轉變?yōu)榈兔芏鹊淖凅w（鱗石英和方石英）而不顯著降低其耐火度。同時能防止磚坯燒成時因發(fā)生急劇膨脹而產生的松散和開裂。影響礦化作用的因素:液相開始形成的溫度；液相的數(shù)量；液相的粘度；液相的潤濕能

6、力；平衡時液相的結構；礦化劑的加入量：不超過3-4%。二、礦化劑的作用及影響礦化作用的因素13三、與硅磚性質有關的物系CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)CaO-FeO-SiO2系統(tǒng)FeO-Fe2O3-SiO2系統(tǒng)Na2O-Al2O3-SiO2系統(tǒng)14CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)最低共熔液相溫度117015CaO-FeO-SiO2系統(tǒng)最低共熔液相溫度1105℃16FeO-Fe2O3-SiO2系統(tǒng)最低共熔液相溫度1178-145017Na2O-Al2O3-SiO2系統(tǒng)18第二節(jié)原料及其性質硅石原料制造硅磚的原料為硅石，要求硅石中SiO2含量大于96

7、％（我國多數(shù)在98％以上），Al2O3、TiO2及堿金屬氧化物等雜質總含量一般要小于2％。硅石的顯微組織分為結晶質和膠結質兩種。結晶硅石由結晶石英顆粒組成。膠結硅石是由硅質膠結物將細小石英晶體膠聚而成，若控制得當也可生產出合格產品。原料分類：按轉變速度分類；按致密程度分類；按劇烈膨脹開始溫度分類。廢硅磚石灰礦化劑有機結合劑19第三節(jié)硅磚的生產工藝硅磚生產的工藝流程：硅磚與其他耐火磚的生產工藝不同之處在于：原料不經煅燒，直接配用破粉碎和篩分后的硅石顆粒料和細粉；需加一定的礦化劑，其中石灰乳既是礦比劑又起結合作用。然后成型、干燥和燒成。20因硅磚燒成

8、過程中有晶型轉變，并伴有體積變化，為了促進石英向鱗石英轉化和控制晶型轉化時體積效應的危害,獲得優(yōu)質硅磚，在生產過程中要配入適量的礦化劑。