耐火材料硅铝质耐火材料

1、1如何鉴别耐火原料的种类？如何鉴别耐火原料的种类？l氧化硅，氧化铝，氧化钙，氧化镁，石墨，碳化硅，活性碳l颜色，密度，水化性，耐酸碱性，金相观察，X射线衍射分析， 第2章 AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系系耐火材料lAl2O3-SiO2系统状态图l硅质耐火材料l粘土质耐火材料l高铝质耐火材料l氧化铝耐火材料32.1 AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系统状态图系统状态图45l硅质耐火材料硅质耐火材料是指以二氧化硅SiO2为主成分的耐火材料。l主要制品：硅砖，不定形硅质耐火材料，石英玻璃制品。l酸性耐火材料，抵抗酸性炉渣侵蚀能力强，荷重软化温度高，耐磨。导热性好，

2、在600以上使用时耐热震性较好，而在600以下使用时耐热震性很差。l用于焦炉、玻璃熔窑以及其他热工设备。l三种晶型：石英，方石英，鳞石英石英：熔点1600，高温转变为方石英和鳞石英，伴随体积膨胀；方石英：熔点1723，有利于提高耐火度；鳞石英：熔点1670，网状结构，有利于提高荷重软化温度2.2 硅质耐火材料硅质耐火材料l二氧化硅在加热过程中，在不同的温度下以不同的晶型存在，在一定条件下相互转变，并伴随有体积变化。二氧化硅的同素异晶转变迟钝型转变迟钝型转变 不可逆不可逆快速型转变快速型转变 可逆可逆2.2 硅质耐火材料硅砖生产石英岩石英岩脉石英脉石英石英砂岩石英砂岩燧石岩燧石岩石英砂石英砂硅藻

3、土硅藻土硅灰硅灰原料原料硅石硅石2.2 硅质耐火材料工艺特点：工艺特点：使用前原料必须拣选，冲洗。使用前原料必须拣选，冲洗。原料中加入废硅砖以减少烧成膨胀。原料中加入废硅砖以减少烧成膨胀。原料不经煅烧，直接配用破碎和筛分后的硅石颗粒料和细粉。原料不经煅烧，直接配用破碎和筛分后的硅石颗粒料和细粉。需加矿化剂需加矿化剂(3%-4%)。硅砖生产工艺流程硅砖生产工艺流程2.2 硅质耐火材料硅砖的性质和使用 一、一、化学矿物组成化学矿物组成2.2 硅质耐火材料硅砖的性质和使用 二、二、真密度和体积密度真密度和体积密度l一般硅砖的真密度在2.388gcm3以下，优质硅砖在2.332.34gcm3范围内，硅

4、石为2.652cm3。根据真密度可以判断硅砖的矿物组成。l硅砖的体积密度与气孔率有关。一般硅砖的显气孔率为1725，体积密度为1.8一1.95gcm3。 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、导热性和抗渣能力。 2.2 硅质耐火材料硅砖的性质和使用 三、耐火度耐火度 1600一1730。随着SiO2含量、晶型、杂质种类及数量的不同而略有变化。SiO2含量愈高耐火度愈高，杂质含量愈多则耐火度愈低。四、荷重软化温度荷重软化温度 一般为1620一1670，与其耐火度接近。影响因素主要是砖中杂质种类、数量和晶型与密实状况等。 五、高温体积稳定性高温体积稳定性 热膨胀+晶

5、型转变导致的体积膨胀。2.2 硅质耐火材料硅砖的性质和使用 六、耐热震性耐热震性 在850下水冷仅为12次。其原因在于温度剧烈变化时，硅砖内部的结晶发生快速型转变，体积突然膨胀或收缩，产生较大的内应力所致。 当使用温度在600以上波动时，由于结晶不发生快速型转变，耐热震性较好。七、抗渣性抗渣性 对酸性及弱酸性炉渣和含腐蚀性炉气的侵蚀有很强的抵抗能力。对含CaO和FeO有一定的抵抗能力。八、使用使用 焦炉、玻璃熔窑以及其他热工设备。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。2.2 硅质耐火材料高密度高导热性硅砖高密度高导热性硅砖l为了适应焦炉大型化和强

6、化生产的需要，对焦炉硅砖的质量提出了更高的要求，需要生产密度高、结构强度大和导热性能高的硅砖。l掺加CuO、Cu20、TiO2、Fe2O3等导热能力高的金属氧比物，一般采用高硅质原料，经高压成型。l气孔率为16左右，体积密度超过1.95gcm3。导热系数大于18Wm，机械强度高。l随着金属氧化物的掺入，硅传导热能力显著提高，但对制品的耐火度、荷重软化温度有影响。熔融石英陶瓷熔融石英陶瓷2.2 硅质耐火材料熔融石英玻璃制品熔融石英玻璃制品熔融石英陶瓷制品熔融石英陶瓷制品举例：泥浆浇注熔融石英陶瓷长水口砖举例：泥浆浇注熔融石英陶瓷长水口砖生产流程：生产流程：原料处理原料处理泥浆制备泥浆制备浇注成型

7、浇注成型干燥干燥烧成烧成2.2 硅质耐火材料16一、原料一、原料耐火粘土耐火粘土主要组成为高岭石（Al2O32SiO22H2O），其余部分为K2O、Na2O、CaO、MgO、TiO2及Fe2O3等杂质，含量约为6-7。3（Al2O32SiO22H2O）3A12O3.2SiO24SiO26 H2O高岭石 莫来石 方石英煅烧高岭石：煅烧高岭石： 高岭石在煅烧时发生脱水分解、化合、结晶、晶体长大等一系列物理化学变化，并伴有较大的体积变化，一般不能直接用来制造砖坯，必须在高温窑内加热煅烧成熟料方可使用.2.3 粘土质耐火材料粘土质耐火材料比较比较: : 硅砖原料的使用17二、粘土质耐火制品的性质二、粘

8、土质耐火制品的性质1 1、耐火度：、耐火度：1580-17301580-1730特等：耐火度1750一等：耐火度1730二等：耐火度1670 三等：耐火度15801、荷重软化温度在1350左右。2高温体积稳定性：残余收缩一般为0.2一0.7，不超过1。3耐热震性好，普通粘土砖1100水冷循环达10次以上，多熟料粘土砖可达50一100次或更高。原因主要是莫来石及整个制品的热膨胀系数小(平均4.55.810)，而且比较均匀，过程中不发生晶型转变所引起的体积变比。而且熟料颗粒之间尚有许多裂纹，可以缓冲应力作用。 18三、粘土砖的用应途三、粘土砖的用应途 凡无特殊要求的砖体均可用粘土砖砌筑：高炉、热风

9、炉、化铁炉和电炉等温度较低部分使用粘土砖。盛钢桶、浇铸系统用砖、加热炉、热处理炉、燃烧室、烟道、烟囱等均使用粘土砖。尤其适用于温度变化较大部位。19AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系统状态图系统状态图2.4 2.4 高铝质耐火材料高铝质耐火材料 Al203Al2034848，分为三个等级：I等：A120375II等：A12O3 6075等：A12O3 48一60一、原料：高铝矾土（主要原料）、三石、工业氧化铝等。二、生产工艺特点 与多熟料粘土质制品的生产工艺相似。烧成比粘土耐火制品困难得多（二次莫来石化），条件控制更加严格。21三、高铝质耐火材料的性质三、高铝质耐火材料的性质1

10、耐火度 耐火度波动范围大，一般为1770一2000，主要受A1203含量的影响，同时耐火度还受杂质含量和种类的影响，与制品的矿相结构有关。2荷重软化温度：开始变形温度大于1400，并随着Al2O3含量的增加而提高。22 3导热性 高铝质耐火制品比粘土质制品有较高的导热能力。其原因是高铝质制品中导热能力很低的玻璃相较少，而导热能力较好的莫来石和刚玉质晶体量增加。 4耐热震性 850水冷循环仅35次。主要是由于刚玉的热膨胀性较莫来石高，而无晶型转化之故。 提高高铝制品的耐热震性：改善制品的颗粒结构，降低细粒料的含量及提高熟料临界颗粒尺寸和合理级配，以提高制品的耐热震性。5抗渣性 A12O3为两性氧

11、化物，既能抵抗酸性炉渣的侵蚀也能低抗碱性炉渣的作用。但抗碱性渣的能力不及镁质材料，却优于粘土质材料，并随莫来石和刚玉质含量增加而增强。23四四 高铝砖的用途高铝砖的用途 常用来代替高质量的粘土砖和硅砖，以提高炉子的寿命。目前主要用于砌筑高炉、热风炉、电炉炉顶、鼓风炉、反射炉、回转窑内衬。此外，高铝砖还广泛地用做平炉蓄热式格子砖、浇注系统用的塞头、水口砖等。但高铝砖价格要比粘土砖高，故用粘土砖能够满足要求的地方就不必使用高铝砖。242.5 氧化铝耐火材料氧化铝耐火材料原料l工业氧化铝拜耳化学法从高铝矾土原料中提取l烧结氧化铝（-氧化铝）工业氧化铝加转化矿化剂煅烧-Al2O3 -Al2O3 120

12、0-1550l烧结刚玉工业氧化铝在1700-1900 ，梭式窑或隧道窑中烧成，是致密-Al2O3 的多晶体l电熔刚玉25氧化铝耐火原料的指标氧化铝耐火原料的指标lAl2O3含量，杂质含量（SiO2，Fe2O3，Na2O，酌减)l颗粒组成l物理指标通过45微米筛网粉料平均粒径安息角比表面积真密度堆密度262.5 氧化铝耐火材料氧化铝耐火材料l泥浆浇注制品l热压注制品l透明氧化铝陶瓷l挤压制品l机压制品l刚玉制透气砖l电熔浇注刚玉砖272.5 氧化铝耐火材料氧化铝耐火材料l泥浆浇注制品选择原料细磨与酸洗泥浆浇注成型干燥与脱模烧成l热压注制品配料粉料加工制备蜡浆料热压铸脱蜡烧成l机压制品原料造粒成型

13、（液压机）烧成28注浆成型法注浆成型法适于制造大型、复杂、薄壁的产品适于制造大型、复杂、薄壁的产品基本原理将泥浆灌注到多孔石膏模中，石膏模吸收泥浆中的水分，使泥浆在模壁逐渐固化直至达到所需厚度。注浆法的优点不需复杂的机械设备，只要简单的石膏模就可成型能制出任意复杂外形和大型薄壁注件成型技术容易掌握注浆法的缺点劳动强度大生产周期长，石膏模占用场地面积大注件密度小，收缩大，烧成时容易变形29(1)空心浇注空心浇注-单面浇注单面浇注 (2)实心浇注实心浇注-双面浇注双面浇注(3)压力浇注压力浇注(4)真空浇注真空浇注(5)离心浇注离心浇注30l模压法：适用于厚度不大的圆片、圆环、耐火砖等。l31氧化

14、铝轻质耐火材料氧化铝轻质耐火材料l氧化铝空心球及其制品制造空心球：起弧电熔吹球分级与选球结合剂：硫酸铝，磷酸二氢铝，高岭土密度：1.3-1.7；荷重软化温度：1700;重烧线：-0.1l烧失法制备的氧化铝轻质砖烧失物：木炭屑，无烟煤，焦炭粉，锯木屑，木质素，聚苯乙烯小珠球显气孔率：63-67%，荷重软化温度1700 l用泡沫法制造氧化铝轻质砖32氧化铝纤维及其制品氧化铝纤维及其制品l耐火纤维的分类及其使用温度l高温耐火纤维的种类与性能l氧化铝纤维l氧化铝晶须l氧化铝纤维制品33 耐火纤维的分类及使用温度无机纤维分类纤维名称最高使用温度/非晶质硅酸铝纤维：普通制品高铝制品含铬制品120013001400多结晶氧化铝纤维氧化锆纤维碳纤维140016002500单结晶氧化镁纤维碳化硅纤维氧化铝纤维180020001800复合纤维-钨硼碳化硅碳化硼170019001700金属纤维钢碳素钢钨钼铍14001400340026001280343536多晶氧化铝纤维多晶氧化铝纤维l原料：氯化铝，醋酸铝，硫酸铝l工艺：喷丝法，甩丝法，拉丝法l热处理：烘干脱水结晶l使用温度：1200 ）：2AlCl3+3CO2+3H2OAl2O3(晶须)+3CO+6Cl使用温度：1800l抗拉强度：38400MPa38氧化铝纤维