耐火材料的三大主要化学元素

1、.耐火材料的三大主要化学元素作者：刚玉砖很早以前美国就将大块蜡石凿成砖块，砌筑烟囱和炉底，俗称耐火石或炉石。以蜡石为原料制造耐火材料，日本已有百年历史，至今仍然大量生产蜡石质耐火材料，日本用于生产耐火材料的蜡石约占全国蜡石总量（包括进口）的50%60%，蜡石砖素有：“日本王牌“之称。美国也有50%以上的蜡石用来生产耐火材料。苏联于1936年就试制过蜡石质耐火材料，现仍然进行蜡石砖的研究。巴西、澳大利亚、印度等国家利用本国蜡石生产盛钢桶衬砖、袖砖、下注流钢砖，在三明钢铁厂、马鞍山钢铁公司、鞍山钢铁公司的小型、中型、大型盛刚桶上试用，中小型盛刚桶的使用寿命较粘土砖提高近

2、一倍，大型盛刚桶使用效果也明显较粘土砖好。釉砖，下注流钢砖也较粘土砖抗侵蚀。1979年浙江耐火材料厂利用本地蜡石试制盛钢桶衬砖，在杭州钢铁厂、首都钢铁公司、上海重型机器厂的小型、中型盛钢桶上试用，使用寿命较粘砖提高40%以上，有的也较黏土砖寿命提高一倍。由于蜡石砖具有高温膨胀性，使盛钢桶内衬在使用过程中砖缝变小，整体性好、抗侵蚀、而且蚀损均匀、不挂渣。宝钢300T盛钢桶底一直使用蜡石砖，不用清渣，十分平整。包钢转炉炉前使用315T铁水包，蜡石砖作内衬，由于在高温下蜡石砖有轻微膨胀性，使铁水包内衬变得更加致密，使用寿命500次以上，比粘土砖寿命显著提高。由于粘土砖高温收藏，砖缝溶损较大，容易产生

3、漏铁事故。日本对蜡石质耐火材料有多方面的研究。围绕盛钢桶衬砖的使用效果，从蜡石原料到制造工艺进行了多次变革。最早是将蜡石煅烧成熟料。加结合粘土配料，制造在1300左右温度下烧成，制造碱含量较高、气空率较低、烧结比较好的蜡石砖。可这种砖在使用过程中，表面容易起泡，蚀损严重，使用寿命不高。根据蜡石基本性质的研究认识到：蜡石灼烧减量少（4%8%），加热过程中脱水速度缓慢，叶蜡石脱水后结构未被破坏，不发生新的结晶作用，体积稳定，蜡石可以不用煅烧熟料，直接破碎制砖。19611970年日本多采用SiO2=71%75%，R2O=0.5%1.5%的蜡石直接制砖。通过蜡石质衬砖损毁机理的研究得出了碱含量及硅含量

4、与侵蚀率的关系。有人指出Fe2O3+碱含量为2.1%的蜡石砖转变为使用Fe2O3+碱为0.6%的低碱蜡石砖。耐侵蚀性提高1.2倍。在SiO2含量方面，看到前苏联、德国成功的使用高硅质盛钢桶内衬。而且日本蜡石资源已逐渐枯竭，势必向高硅防发展。1970年以后，日本多采用SiO2=75%83%的高硅低碱（0.6%）蜡石制砖，以及用SiO2=85%92%的高硅蜡石配以30%60%锆英石粉制成高硅锆系盛钢桶投射料。笔者在实验室条件下，分别采用蜡石生料，850轻烧料，1350煅烧熟料制砖，在制砖工艺条件完全相同的情况下，蜡石生料制品较轻烧制品致密，轻烧制品较熟制品致密，其不同原料制品的显气孔率。我国蜡石砖

5、从半工业试验开始基本上是采用蜡石生料制砖，加入10%结合粘土配料，为了减少Fe2O3、K2O、Na2O等杂志成分，有的制品加入5%结合粘土，或者采用全部蜡石配料。针对矿山资源，洛阳耐火材料研究所和福州耐火材料厂对A1203含亮为14%、15%、17%直到31%的蜡石分别进行了制砖试验及在盛钢桶上使用观察，随着Al2O3含量降低，SiO2含量增加，制品的荷重化点增高，使用效果差别不太明显。制砖泥料颗粒配比研究得出：30.5mm颗粒60%70%，0.50.088mm颗粒10%20%，0.088细粒20%30%的泥料，其制品的体积密度较高，临界颗粒尺度以3mm为好，改变临界颗粒尺度，对制品的体积密度

6、影响不大。蜡石硬度小，采用轮碾机或反击式破碎机组成，就可以配料制转。轮碾机破碎的蜡石颗粒呈圆形、耐火材料表面光滑，制砖泥料容易达到紧密堆积，使制品的气孔率较低，制砖泥料一般采用湿碾机湿练，每次混1520min，用260t或300t摩擦压砖机成型，倒焰窑或隧道窑烧成，烧成温度通常为1200C左右。福州耐火材料厂为上海宝山钢铁总厂容量为300t的大型盛钢桶生产蜡石质衬砖，采用高硅低碱蜡石制砖，其制品的Al2O3含量16%20%左右，SiO277%80%，Fe2O31%，K2O+Na2O0.6%，显气孔率12%18%，荷重软化点14801520，耐压强度4070MPa，耐火度16101650。在蜡石

7、砖的生产过程中，为了提高成型效率，往往加入部分蜡石熟料或废蜡石砖，采用全部蜡石配料，不加结合粘土，其配方为：30mm蜡石95%，10mm废蜡石砖5%，用纸浆、糊精、糖蜜或水玻璃等做结合剂。蜡石砖质地纯洁、外观呈白色、制造工艺简单、价格便宜、透气性小、荷重软化点较高，高温使用略有膨胀性，对CO气稳定性强，广泛用于各种炉窑的底部、烟道、火箱、冲天炉、铁水包，化铁炉的内衬、釉砖、流钢砖、玻璃熔窑的拱顶、胸墙、喷火口、拱脚、蓄热宝格子砖，玻璃纤维用语坩埚镶砖，粒铁回转炉，精炼有色金属的氯化炉内衬，盛钢桶内座砖，水口砖、步进式加热炉底等，其他炉窑的温度不太高的部位，受到强碱性之外的其他化学作用的部位。或

8、者受磨损作用的部位。近年来，日本很重视蜡石质盛钢桶底砖的研究，认为高硅低碱蜡石砖荷重软化点高，与渣的接触反映少，取得了好的使用效果，基本确定盛钢桶底砖、连铸用中间盛钢桶底砖使用高硅低碱蜡石砖。上海重型机器厂的真空浇注装置引进日本生产工艺技术，除了中间省钢桶底外，限流期上圈，钢锭冒口圈也使用蜡石砖。蜡石可以直接作为耐火混凝土骨料，轻烧或煅烧后的蜡石作耐火材料混凝土骨料更好些。因为蜡石煅烧后，硬度增加、容量减小，具有良好的热震稳定性及较高的强度。冶金建筑研究院试制水玻璃耐火混凝土（不烧砖），烘干耐压强度仅为13MPa，可是在加热过程中耐压强度提高幅度较大，加热至700后的强度约为烘干耐压强度的18

9、0%，900约为210%，用蜡石做骨料和粉俩里的水玻璃耐火混凝土耐酸度为92.7%。从施工机械化，接生劳动力，节省能源的观点出发，盛钢桶内衬从投资成型开始，以及捣打、喷补修理等，向不定化发展。蜡石可以作为散状的投射料、捣打料和喷补料，林武志研究了各种投射料的加热组织变化及渣渗透的关系，结果表明：1500烧成后的显气孔率和渣舌头的关系为，当硅石气孔率在15%以下，硅质蜡石在17%以下时，没有发现渣的渗透，；蜡石质料，即使气孔率达20%以上，也没有发现渣的渗透，藤村宗平研究了硅石蜡石水玻璃投射料，在硅石中添加蜡石对抗侵蚀性有好处，干燥和烧成之后，强度增大，抗熔渣和钢水侵蚀渗透的效果更好，认为高硅质

10、投射料SI02含量为85%92%最合适，盛钢桶内衬采取自动浇注，蜡石浇注内衬的使用寿命是蜡石砖砌筑内衬的83.3%，日本拉市浇注料的配方如下;高硅拉市104mm20%41mm30%10.074mm20%0.074mm30%陶洗的粘土0.074mm3%(外加)膨润土1.0mm20%10.5mm15%0.50.125mm15%0.125mm5%硅石10.5mm5%0.50.125mm20%23%，Fe2O31700C的水铝石质蜡石，高岭石质蜡石质蜡石制造玻璃坩埚。目前我国是将高铝低铁蜡石经石轮干碾机破碎至30目以下再配料，一般玻璃坩埚泥料中，蜡石占30%50%。浙江一家坩埚厂采用青田蜡石与山东焦宝

11、石，苏州土配料，经真空练泥、手工成型、干燥后经900烧成的坩埚，表面灰白色，含SiO238%,Fe2O31.2%,显气孔率0.8MPa。玻璃坩埚平均使用20多天，炼锌坩埚平均使用170多天。北京玻璃研究所用蜡石53%，高岭土25%，紫木节5%，工业氧化铝14%，长石3%的配方，浇注玻璃坩埚，在1600下烧成，熔化窗口玻璃，还可以代替白金坩埚熔化某些光学玻璃。为了提高盛钢桶衬的抗侵蚀性，强化基质，在蜡石砖配料中加入氧化铬5%，寿命提高16.1%，加入10%，寿命提高1.21.3倍。天津耐火器厂用蜡石作骨料，炭化硅作粉料，中性化水玻璃作结合剂制成不烧盛钢桶衬砖，使用寿命是粘土砖的35倍。锆英石砖导

12、热性好，用于盛钢桶衬砖易挂渣，而且成本高。在蜡石砖里添加锆英石，即利用锆英石的抗侵蚀能力，又利用拉市体积膨胀、不挂渣等优点，制品成本也不高。日本、澳大利亚大量生产蜡石锆英石砖，我国也进行过这方面的试验。笔者研究以为：在蜡石砖配料中，锆英石必须加入20%以上，在加入20%以上时，随着加入量增加，制品侵蚀率下降，锆英石60%70%的制品指标最好。滑石直幸推出蜡石锆英石的专利配方如下：天然锆英石0.3mm15%30%0.15mm20%40%生蜡石14mm30%35%1mm20%熟蜡石1.5mm10%硅酸钠粉3%或水玻璃4%制品在50MPA压力下成型，自然干燥后在80120C下干燥2430H。水井新久在蜡石配料中加入蓝晶石，使用过程奕不挂渣，抗侵蚀能力是蜡石砖的23倍。加入硅线石，高铝矾土使用效果也很好。含碱亮较高，烧结性好的绢云母质蜡石，可以用来制造高致密的特殊耐火材料，用于炉窑磨损较大的低温部位。蜡石在硅砖性质有比较明显的影响。硅砖配料中引入1%叶蜡石和3%英石叶蜡石时，硅砖中的石英几乎完全转化，石英的鳞石英化过程明显停滞，形成方石英结构，制品有较高的性能指标。如变型温度为1650，如果加入叶蜡石超过1%时，变形温度降低到1630。在磷酸盐结合的刚玉混凝土中，加入蜡石后，能使凝固温度降低到室温。在适当的温度下（937以