硅砖的干转化及产品介绍

什么是硅砖的干转化？

硅砖主要原料为硅石，硅石主要有胶结硅石、结晶硅石还有脉石英。生产过程中废硅砖可作为原料使用，以减少砖坯烧成膨胀，从而降低烧成废品；石灰是以石灰乳的形式加入坯料中；其他矿化剂主要有轧钢皮(铁鳞)、平炉渣、硫酸渣、软锰矿等。

在硅砖烧成过程中，石英转变为鳞石英或方石英时，在矿物剂很少或几乎没有时，石英就形成方石英，这种转变称为干转化。在干转化时，由于砖体的不均匀的体积膨胀很大，而又无液相缓冲应力，因而引起制品结构松散和开裂，不可能制得良好性能的制品。当有足够数量的矿化剂存在时，石英、亚稳定方石英和矿化剂及杂质等相互作用形成液相，并侵入石英颗粒裂纹(在形成亚稳定方石英时出现)中，促进以石英和亚稳定方石英不断地溶解于所形成的液相中，使之成为硅氧的过饱和溶液，然后以稳定的鳞石英形态不断地从溶液中结晶出来。这个转变速度取决于所加矿化剂的性质和数量，所形成的液相缓冲着由于体积膨胀所产生的应力，提高砖坯的加热体积稳定性和强度，有利于防止焙烧过程中制品的松散和开裂。

硅砖对硅质原料的要求

对于生产硅砖的硅质原料的要求，一般从以下几个角度考虑。

(1) 纯度

生产硅砖时，原料的SiO2含量应不小于96%，Al2O3应不大于1.2%?1.6%;  碱金属氧化物的总含量不超过0.2%?0.4%，对于高质量硅砖，硅石中的杂质含量不得超过0.5%。

(2) 致密度

一般要求硅石致密，因为质地疏松，则制品气孔率高。

(3) 转变速度

由于硅石的转化速率快慢直接影响着制砖工艺，因此，在使用之前应掌握其转化情况。

总体而言，在评价硅石原料质量和确定工艺条件时，应根据具体原料性能特点进行综合分析，制定出有针对性的工艺条件。

硅质原料在应用中，需注意以下问题：

① 在使用硅质原料之前，一定要掌握原料的综合性能特点。

②  在使用过程中，原料要经过严格的拣选和冲洗。因为硅石原料中的Al2O3多来源于硅石表面的黏土附着物，因此，为了降低制品中的Al2O3含量，原料需要经过严格的拣选和冲洗。

③ 对硅石的块度也有一定的要求，块度越小，引进的杂质越多。

产品介绍

硅砖是氧化硅质耐火材料的主要种类，其中SiO2的质量分数不低于93％。硅砖是典型的酸性耐火砖，对酸性炉渣具有良好的抵抗性，对Al2O3，FeO，Fe2O3等氧化物也具有良好的抵抗性，但对碱性炉渣的抵抗能力差，易被CaO，K2O，Na2O等氧化物作用而破坏。硅砖的荷重软化温度高达l640-1680℃，在高温下长期使用体积比较稳定。但硅砖抗热震性差，耐火度不够高。硅砖的性质，包括化学矿物组成、真密度、体积密度、耐火度、荷重软化温度、高温体积稳定性、抗热震性以及抗渣性等，与原料的性质、晶型转变状况以及制造工艺等诸多因素密切相关。

(1)化学矿物组成。硅砖中SiO2的质量分数应大于93％。一般硅砖中的晶相为鳞石英和方石英以及少量的残存石英，基质为玻璃相。

(2)真密度和体积密度。硅砖真密度的大小是判断其晶型转变程度的重要标志之一。一般硅砖的真密度小于2.388／cm3，高质量硅砖的真密度为2.33-2.34g／cm3。硅石为2.65g／cm3。鳞石英化程度愈高，则烧成硅砖真密度愈小。因此，根据硅砖的真密度可以判断硅砖的矿物组成。

硅砖的体积密度与气孔率有关。一般硅砖的显气孔率为17％一25％，体积密度为1.8-1.95g／cm3。硅砖的成型压力愈高，体积密度愈大。增大体积密度可以提高硅砖的结构强度、导热性和抗渣性。

(3)耐火度。硅砖的耐火度较低，为1670-1730℃。随着SiO2的质量分数、晶型、杂质种类和数量的不同稍有变化，但波动不大。SiO2的质量分数愈高、杂质的质量分数愈低，则耐火度愈高。特别当A12O3，K2O，Na2O的质量分数增加时，硅砖的耐火度降低。总之，硅砖的耐火度不高，不能满足强化冶炼的要求。

(4)荷重软化温度。硅砖的荷重软化温度较高，一般为1620-1670℃，与其耐火度接近。这主要是因为构成硅砖的主晶相为具有矛头双晶的鳞石英形成的网状结构和基质黏度较大的玻璃相所致。硅砖在荷重作用下加热从开始软化变形到其破坏之间温度间隔不大，一旦达到软化温度便迅速破坏，致使荷重软化变形温度范围很窄。开始软化温度与其耐火度接近，这是硅砖的一个特殊性能。

(5)体积稳定性。硅砖在加热过程中，除了存在一般的热膨胀外，还发生晶型转变并伴有体积膨胀。如果砖内存在未转变的残余石英，高温下将继续转变成鳞石英或方石英，产生较大的体积膨胀。普通硅砖从常温加热到1450℃时，体积膨胀率为1.5％一2.2％，而从1450℃冷却到250℃时，体积收缩，终残余膨胀率为0.1％一0.9％。高质量硅砖的残余膨胀不超过0.3％一0.4％。

(6)抗热震性；由于温度剧烈变化时，硅砖内部的结晶发生快速型转变，体积突然膨胀或收缩，产生较大的内应力，使硅砖崩裂或剥落。因此，硅质耐火耐火砖的抗热震性很差，在850℃下水冷仅为1-2次。但是，当硅砖的使用温度在600℃以上波动时，由于结晶不发生快速型转变，它的抗热震性较好。

(7)抗渣性。作为酸性耐火砖，硅砖对酸性和弱酸性炉渣以及含腐蚀性气体的炉气的抗侵蚀能力很强。对含有Ciao和FeO的炉渣侵蚀作用也有一定的抵抗能力。这是由于Si02与CaO或FeO共存时，Si02吸收一定数量的Cao和FeO后，在高温下生成两种互不相溶的黏度较大的液相，不易形成熔滴或渗入耐火砖的气孔中。

虽然硅砖的耐火度不是很高，但荷重软化温度较高，高温结构强度大，而且在600℃以上长期使用时稳定性好，能抵抗酸性炉渣的侵蚀。因此，目前主要用于砌筑玻璃熔窑和焦炉。用硅砖砌筑焦炉炭化室隔墙，在高温下具有良好的稳固性和气密性，使用寿命可达10-15年，如使用得当，可达25年以上。硅砖曾用作酸性转炉的内衬砖。电炉炉顶、反射炉拱顶、蓄热室及沉渣室过去也广泛采用硅砖砌筑，现在已逐渐被高铝砖及镁铝砖代替。

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