硅质、硅酸铝质及刚玉质耐火材料讲解

第五章硅质、硅酸铝质及刚玉质耐火材料Al 2O3－SiO 2 系耐火材料可分为硅质、硅酸铝质及刚玉质三大类。硅质耐火材料是指SiO 2含量在 93％以上的耐火制品。硅酸铝质耐火材料是以A1 2O3 和 SiO2 为基本化学组成的耐火材料，其主晶相是刚玉或莫来石，根据Al 2O3 含量的高低，硅酸铝质耐火材料又可以分为以下三类：半硅质制品，Al 2O3 含量为 15％～ 30%；粘土质制品，Al 2O3含量为 30％～ 48％；高铝质制品，Al 2O3 含量>48％（用天然高铝料生产的一般低于90％）。由于在高铝砖的组成中有一个稳定的化合物——莫来石，用人工方法可制造出接近理论组成的莫来石矿物相，因此在高铝质耐火材料中又单列出莫来石制品，其Al 2O3 含量为 68％～ 95％。刚玉质耐火材料是Al 2O3 含量在 95％以上的耐火制品，其主晶相是刚玉。目前，硅质、硅酸铝质及刚玉质耐火材料广泛应用于冶金、玻璃、水泥、石油化工等工业生产领域所用热工设备的内衬结构材料。第一节硅质耐火材料硅质耐火材料是以二氧化硅（SiO2）为主要成分的耐火制品，包括硅砖、特种硅砖及熔融石英陶瓷制品。硅质耐火制品的典型代表是硅砖，它是以石英岩为原料，加入少量矿化剂，在高温下烧成后制得的。其SiO 2 含量大于93％，矿物组成为鳞石英、方石英、少量残余石英和玻璃相。 硅砖的主要优点是：具有较高的高温强度，荷重软化开始温度高（在 1640～1680 ℃间波动），几乎与其耐火度接近，接近鳞石英、方石英的熔点(分别为 1670 ℃和 1713 ℃)；加热时有一定的体积膨胀，其残余膨胀保证了砌筑体有良好的气密性和结构强度。硅砖的最大缺点是抗热震性低，其次是耐火度不高 （仅为 1690～1730 ℃），这限制了其广泛应用。硅质制品属于酸性耐火材料，对酸性炉渣抵抗力强，但受碱性渣强烈侵蚀，易被含Al 2O3、K 2O、Na2O 等氧化物作用而破坏，对CaO、FeO、Fe2O3 等氧化物有良好的抵抗能力。目前，硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、高炉热风炉以及其他热工设备。一、硅砖生产的物理化学原理硅石原料和硅砖的主要成分均为SiO 2。由于 SiO 2 在不同温度下以不同的晶型存在，并在一定条件下可以互相转变，同时在晶型转变时伴随体积变化而产生应力，因此了解SiO 2各种晶型的性质和它们之间的转换条件，以及矿化剂对其晶型转化的影响，对硅砖的制造、生产和使用均有重要意义。（－） SiO 2 的同质多晶转变SiO 2 在常压下有7 个变体和1 个非晶型变体，即β -...