玻璃窑耐火材料2课件

CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

化学性质分酸性、中性、碱性等类。化学组成分硅氧质、硅酸铝质、镁质、尖晶石质、锆质等类。制品形状可分定形与不定形两类。按用途可分为耐火的与隔热保温的两类。1、硅砖（1）含SiO293%以上的酸性耐火材料。外观有虎斑色。（2）原料：SiO2含量不低于96%的硅石。加入少量矿化剂(如铁鳞、石灰乳)和结合剂（如糖蜜、亚硫酸盐纸浆废液）。（3）制造工艺：混练→成型→干燥→烧成等工序。（4）化学成分为（%）：SiO294～98，Al2O30.2～2；CaO1.5～3.5；Fe2O30.3～3，R2O0～0.5。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

真比重大小可判断硅砖的矿相组成。真比重小，表示石英转化完全，残余膨胀也小。＜2.38，优质的2.34～2.36。希望含有尽可能多的鳞石英，而方石英晶体越少越好。耐火度1670～1750℃间，其荷重软化开始温度可高达1650～1680℃，与耐火度很接近是最大的优点CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

（5）矿相(即耐火晶相)：方石英、鳞石英和少量未转化的石英。基质连结在一起。3、粘土砖（1）含Al2O330%～48%的弱酸性耐材。（2）原料：以粘土熟料为骨料，以软质粘土作结合剂。（3）工艺：半干法或可塑法成型，1300～l400℃烧成。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

（4）矿相：莫来石(25%～50%)和部分硅氧晶体(以方石英为主、少量鳞石英)，玻璃相(25%～60%)。（5）性质：耐酸性渣侵蚀，而对碱性渣的抵抗力稍差。热膨胀系数不大，抗热震性较好。荷重软化温度＜＜耐火度，一大缺点。软化开始与终了温度的间隔很大，不会很快坍陷。近来生产了高密度低气孔和超低气孔的粘土砖。它是采用多熟料配料，适当提高Al2O3含量，高压成型和适当提高烧成温度制得。低气孔砖的气孔率小于l6%，T荷软温度＞l420℃。超低气孔砖含Al2O344%以上，气孔率小于13%，T荷软温度1500℃。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

4、高岭土砖（1）

Al2O340%～44%的耐火材料。（2）

原料：高岭土为原料，高纯度的粘土。（3）生产方法：压制、捣打与浇注三种。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

产品有池炉大砖(砌池底或池壁)、供料槽砖、换热器筒形砖及坩埚等。浇注法优点：结构致密均一，生产机械化程度较高，耐火度和T荷软温度较高，耐玻璃侵蚀性和抗热震性也好。缺点是尺寸公差较大，有时略有扭曲。和粘土砖相比，矿相中莫来石晶相较多，玻璃相较少。5、高铝砖（1）Al2O348%以上的中性耐火材料。Ⅰ等Al2O3＞75%，Ⅱ等（60～75）%，Ⅲ等（48～60）%。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

按矿相分：硅线石砖(低莫来石砖)，莫来石砖，莫来石一刚玉砖、刚玉—莫来石砖和刚玉砖(Al2O3＞90%)。（4）硅线石砖：是以硅线石、红柱石或蓝晶石为原料。化学组成中Al2O3与SiO2之比近于1。主要矿相为莫来石及一定量的方石英和玻璃相。各种矿相互相交错，结构均一，具有较高的体积稳定性、荷重软化温度和抗热震性。这些性能指标都比高铝砖好。

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（6）刚玉砖以烧结氧化铝或电熔刚玉为原料，也可将Al2O3与SiO2比值高的矾土熟料和烧结氧化铝配合。主要矿相是刚玉。刚玉砖的高温力学性能、耐玻璃侵蚀性和耐磨性都很好。

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（4）性质：抗碱性强，抗酸性弱(尤其是对B2O3有很强熔剂作用)，导热性能良好但随温度升高而变差。热容量随温度升高而增大。耐火度高(>2000℃)，T荷软=1550℃，抗热震性差。(5)高纯镁砖（或称直接结合镁砖）。MgO>95%。采用SiO2含量低的优质镁砂作原料，>1800℃烧成。砖内方镁石、尖晶石等高温相之间直接结合，玻璃相极少、且呈孤岛状分布，不像烧结镁砖那样方镁石晶粒被玻璃相所包围。T荷软>1820℃，抗热震性比普通镁砖高2～3倍，抗高温蠕变性能好，强度高，耐玻璃侵蚀性也好。

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7、镁铝砖（1）

含MgO85%，Al2O35%～10%的尖晶石型(RO·R2O3)碱性耐火材料。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

（2）原料：优质烧结镁砂(MgO>90%、CaO<2.2%)为粒状料，加入特级矾土熟料或工业氧化铝细粉，用纸浆废液或卤水作结合剂共同混练。烧成温度1750℃（3）矿相：方镁石为主，镁铝尖晶石基质.(4)镁铝砖优于镁砖抗热震性好(由干尖晶石的弹性模量小)，高温结构强度较高，T荷软>1580℃，耐玻璃侵蚀性也好。8、镁铬砖（1）MgO55%～80%，Cr2O38%～20%尖晶石型碱性材料。（2）原料与工艺：优质镁砂和铬铁矿(Cr2O3(30～45)%、CaO<1%～1.5%)。与镁砖大体相仿。必须在l600℃以上的氧化气氛下烧成。铬铁矿中Fe2O3受氧化还原反应形成铁的各价氧化物。同时Cr2O3也还原产生不同价化合物，造成砖的损坏。用高MgO低Cr2O3的制品。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

（3）矿相：方镁石和铬尖晶石，少量硅酸盐相(镁橄榄石和钙镁橄橄石)。（4）性质：抗碱性强，抗酸性渣的能力比镁砖好，抗热震性较好，高温结构强度高。9、镁橄榄石砖（1）

含MgO35%～55%，MgO与SiO2之比为0.94～1.33的弱碱性耐火材料。（2）原料工艺：蛇纹石(3MgO·2SiO2·2H2O)、橄榄岩或滑石(3MgO·4SiO2·H2O)为原料，也可以用MgO加SiO2人工合成。混合加20%MgCl2溶液及糖蜜作结合剂，l450～1500℃下形成镁橄榄石(2MgO·SiO2)。但由于晶体长大和制品烧结进行缓慢，止火温度应为1650～1700℃。（3）矿相：镁橄榄石，少量铁酸镁(MgO·Fe2O3)。（（4）性质：T荷软高1720～1800℃，MgO/SiO2↑、T荷软↑，耐玻璃侵蚀性和抗热震性也较好。注意：镁质材料要防潮。采用密封包装。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

10、锆英石砖（1）ZrO265%～66%的酸性耐火材料。（2）原料：锆英砂为主要原料。加少量可塑粘土混匀、压坯，预烧成团块，再经破碎、粉磨制成粒状和粉状料。加少量可塑粘土和有机结合剂，1550～1600℃烧成。(3)矿相：全是锆英石。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

（(4)性质：耐火度>1790℃，T荷软1620℃，体密3.5g/cm3，α较低，抗热震性较硅砖好，耐磨性较好，耐玻璃侵蚀性好。常用作硅砖与其它砖间隔离层。高温电绝缘性极好。透气率较大、抗侵透性较差。高致密低气孔率锆英石砖，用全粉料浇注成型，1600～l700℃烧成。体密为3.8～4.1g/cm3，T荷软>1650℃。A、现有四种浇铸方法(见图)。1）普通浇铸法(代号PT或RC或RN)。2）倾斜浇铸法(代号QX或TA或RO)。3）无缩孔浇铸法(代号WS或VF或RT)。4）密实浇铸法(代号MS或RV或RR)。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

(1)电熔莫来石砖A、最早产品。外观呈棕黑色，故俗称“铁砖”。B、高铝矾土为原料。将矾土配成莫来石组成(3Al2O3·2SiO2)。2300℃熔融，l850℃浇于砂型内，退火。C、晶相：莫来石和刚玉，玻璃相充填晶相间。D、性质：耐玻璃侵蚀性较烧结耐材强，但不及其它电熔材料。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

(2)电熔锆刚玉砖A、外观呈蛋黄色，俗称“白铁砖”。B、原料：以锆英石和工业氧化铝为主要原料。再加少量富锆砂(又称脱硅锆、为提高ZrO2含量)，纯碱(助熔、Na2O能抑制莫来石形成、促进莫来石热分解)和硼砂(助熔、可改善玻璃相性质、防止铸件裂纹)。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

C、熔融气氛：还原法和氧化法(或称短弧法和长弧法)两种。还原法：石墨电极直接插入熔融液中，使熔液掺碳。料中铁、钛氧化物杂质被还原成低价氧化物，降低了玻璃相渗出温度(约1200～l330℃)。氧化法：石墨电极不与熔融液接触，碳不会掺入。并吹入氧，使还原物质转变成氧化物质，又能解除石墨电极沾污现象。砖呈淡米色。含碳量低。玻璃相数量少，且渗出温度高(1380～l4l0℃。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

D、矿相：斜锆石和刚玉。少量玻璃相和莫来石。(3)电熔铬锆刚玉砖A、在AZS-33砖中引入10%～30%Cr2O3(代替Al2O3)，WS法生产(简写AZCS砖、ER2161（法国）。呈暗绿色。4.5%的缩孔，无连通气孔。B、铝铬尖晶石固溶体Al2O3·Cr2O3、余为斜锆石相和玻璃相。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

C、性质：增大了玻璃相的粘度，提高耐玻璃侵蚀能力，是ER1681的3.4倍，ER1711的2.6倍。但Cr2O3会对玻璃液着色，不能用于无色透明玻璃。发泡指数也不理想，池窑上部结构最理想的材质。A、电熔α-βAl2O3砖1）白色制品。Al2O394.5%～96.5%。2）晶相：45%～55%α-Al2O3相和45%～60%β-Al2O3相。晶体混合交织。不到2%的玻璃相基质充填间隙，整体结构很细密。耐玻璃液侵蚀性强，在高温碱蒸气中保持高稳定性。有一定的抗热震性。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

(4)电熔刚玉砖以高纯氧化铝为原料，并引入少量纯碱在2000～2200℃下熔融而成。氧化铝有多种晶体形态。有α-βAl2O3砖，α-Al2O3砖，β-Al2O3等。B、电熔α-Al2O3砖1）极细的α-Al2O3晶粒牢固结合成。少量玻璃相充填在晶体间隙。体积密度达3.15～3.3g/cm3。在1350℃下耐玻璃液侵蚀性强，高温耐磨性好，抗热震性稍差。C、电熔β-Al2O3砖1）玉色制品，含Al2O392%～95%。2）由β-Al2O3粗晶构成。有1%以下的玻璃相。晶格疏松，强度较低，体积密度为2.8～3g/cm3。耐碱蒸气侵蚀性强，抗热震性也好，但耐玻璃侵蚀性差。在高温下与SiO2接触时会生成霞石，砖结构松散。还原气氖下转化成α-Al2O3产生大的体积收缩，使砖开裂。避免与配合料粉尘相遇。在氧化气氖下耐玻璃侵蚀性优于α-βAl2O3砖。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

12、电熔再结合耐火材料以熔融合成料或废电熔砖为原料，粉碎后加少量结合剂，成型、烧成的制品。兼具了电熔与烧结两种优点。与电熔制品比较，液相渗出现象大大减轻且渗出温度提高，抗热震性。与烧结制品比较，高温力学性能好、抗蠕变性能，耐玻璃侵蚀性也好。有电熔再结合锆刚玉砖，电熔再结合尖晶石砖，电熔再结合镁砖等。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

(1)电熔再结合锆刚玉砖1）以AZS熔块或电熔AZS废砖为原料，加入少量高岭土或氧化铝结合剂。加热到一定温度时，AZS骨料渗出玻璃相，和结合剂反应形成莫来石，使砖体烧结（温度l600～1700℃）。玻璃相含量多(15%～25%)，且有残留的玻璃屑需去除。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

(2)电熔再结合尖晶石砖1）有电熔再结合镁铝砖和电熔再结合镁铬砖。2）以电熔尖晶石料(如MgO80%、Al2O320%)为原料，用MgCl溶液结合，高压成型，在1650℃下烧成。3）耐侵蚀性强，耐磨性好，荷重软化开始温度高达l800℃，抗热震性也好。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

3Al2O3+2ZrSiO4→3Al2O3·2SiO2+2ZrO2玻璃相含量不超过5%，Al2O3/ZrSiO4(mol)≮l.5。1（2）显微结构：细小斜锆石微粒均匀地分散在莫来石和刚玉晶间，形成致密的结晶网络，含玻璃相极少。2（3）性质：气孔率<20%。无液相渗出。与电熔AZS砖相比，耐玻璃侵蚀能力较差，但抗热震性较好。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

13、烧结锆刚玉砖（1）原料：锆英石和氧化铝，ZrO2<20%。锆英石和氧化铝l400～1450℃发生固相反应：14、轻质耐火材料属隔热材料。窑体散热↓能耗↓窑体重量↓窑炉造价↓。性能：体积密度，气孔率，导热系数，使用温度和机械强度。低温型<900℃,如硅藻土砖、珍珠岩砖；中温型900～l200℃,蛭石、硅酸钙、轻质粘土砖、硅酸铝纤维；高温型>1200℃,轻质高铝砖、氧化铝空心球。体积密度：次轻质(l.0～1.3g/cm3)，轻质(0.4～1.0g/cm3)和超轻质(0.4g/cm3以下)。生产方法：加入可燃物质法、泡沫法和化学法。形态：纤维状、多孔状和颗粒状。质地：天然和人造。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

(1)轻质耐火砖1）原料：分粘土质、硅质、高铝质、镁质等。2）隔热是由于砖体内含有大量气孔。3）生产方法：A、加入可燃物法。在泥料中加入适量烧尽的加入物，如锯木屑等。烧成形成气孔。B、泡沫法。加入起泡剂使泥浆产生气泡。C、化学法。加入碳酸盐和酸，苛性碱等。借化学反应产生气体，使制品获得气孔。4）耐压强度低，抗渣性能差，耐磨性差，抗热震性差，不能与玻璃液或火焰直接接触。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

轻质硅砖的制造方法和轻质粘土砖相似。将普通硅石磨细至1mm以下，加入灰分小于l0%的无烟煤，再加入少量的石灰和纸浆废液，成型、干燥后在1270～130O℃下烧成。轻质硅砖的体积密度为0.9～l.1g/cm3。导热系数只有普通硅砖的一半。轻质高铝砖用泡沫法生产。用高铝熟料、粘土、少量锯木屑制成泥浆。加入泡沫剂，使之起泡沫。l300～l350℃下烧成并保温4～6h。轻质高铝砖的体积密度为0.4～1.0g/cm3，气孔率达66%～67%。轻质粘土砖常加入锯木屑，用可塑法成型。以粘土、熟料、硬木屑等组成坯料，加入糖浆和亚疏酸盐纸浆废液;经混练、困料、成型后干燥，再予烧成。轻质粘土砖的体积密度在0.4～1.3g/cm3之间。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

(2)氧化铝空心球及其制品空心球是一种新型材料。体积密度小，导热系数低，热容小，强度高，重量轻。用纯氧化铝作原料，在电弧炉内熔融至2200℃左右，电炉倾斜熔液流出。压缩空气沿垂直方向喷吹液流，使熔液分散成小液滴。冷却过程中因表面张力的作用即成氧化铝空心球。空心球能在1800℃以下长时间使用。在高温下也具有较好的化学稳定性和耐侵蚀性。可作高温保温材料及耐火混凝土的轻质骨料。制品可作高温保温材料及高温窑炉的内衬材料。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

(3)硅酸铝纤维1）属耐火纤维。用高岭土、焦宝石或铝矾土等作原料，还加入B2O3。电弧炉或电阻炉内熔融。用喷吹法成型，得到的短纤维在收棉室内沉降，加结合剂粘压成毡制品，再经针刺机针刺。2）使用温度<1200℃。在配料中加入Al2O395%得氧化铝纤维。加入Cr2O3、ZrO2等可将使用温度提高到1400℃。3）性质：轻、软，用量少易施工。高温导热系数和热容低，保温能力强。化学稳定性和抗热震性好。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

(4)硅酸钙制品1）由CaO-SiO2-H2O三元系中的矿物制得的多孔保温材料。硅酸钙水化物能作保温材料有两种，一种是由托贝莫来石水化物(5CaO·6SiO2·5H2O)和增强纤维所组成，称为微孔硅酸钙制品，其最高使用温度为650℃。另一种是由硬硅钙石水化物(6CaO·6SiO2·H2O)和增强纤维所组成，称为硬质硅酸钙制品，最高使用温度为1050℃。体积密度小(0.l4～0.2g/cm3，导热系数低(<0.05W/(m·K))，强度较高(>0.4MPa)，不会因水浸煮沸而破坏，耐久性好，施工方便(可锯、钉)。作优质隔热、隔音材料，作有机合成材料填料。CHAP2砌窑用耐火材料的种类和特性

15、不定形耐火材料由粒状和粉状耐火物料与结合剂、外加剂(如增塑剂、助熔剂、防缩剂、促硬剂等)混合组成的不经成型和烧成而直接供使用的耐火材料。也称散状耐火材料。硬化特点可为：1、气硬性结合剂。大气和常温下即硬化。如水玻璃、硅溶胶。2、水硬性结合剂。同水反应并在潮湿介质中养护凝结硬化，如水泥。3、热硬性结合剂。在高于常温、低于烧结温度下可较快地硬化。如磷酸铝、磷酸钠、硫酸铝。4、火硬性结合剂。在高温下经烧结后才有一定