硅磚及其化學(xué)成分介紹
硅磚是指SiO2 含量在93% 以上的耐火制品。硅磚是以SiO2 含量不小于96% 的硅石為原料，加入礦化劑（如鐵鱗、石灰乳）和結(jié)合劑（如亞硫酸紙漿廢液），經(jīng)混練、成型、干燥、燒成等工序制得。硅石原料中的SiO2 含量越高，制品的耐火度越高。雜質(zhì)成分K2O 、Na2O 等是有害的，會(huì)嚴(yán)重地降低耐火制品的耐火度。
Fe2O3 、CaO 、MgO 等雜質(zhì)起熔劑作用。高級(jí)硅磚的原料需經(jīng)特殊處理，除去雜質(zhì)。
硅磚的化學(xué)成分如下：
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
Cao |
R2O |
|
93-98 |
0.5-2.5 |
0.3-2.5 |
0.2-2.7 |
1-1.5 |
其礦物組成為鱗石英、方石英、少量殘存石英和高溫形成的玻璃質(zhì)等共存的復(fù)相組織。根據(jù)硅磚生產(chǎn)工藝和所用原料性質(zhì)的不同，礦物成分披動(dòng)較大,如下表：
鱗石英 |
方石英 |
石英 |
玻璃相 |
|
30-70 |
20-60 |
3-5 |
4-40 |
硅磚屬于酸性耐火材料，具有較強(qiáng)的抵抗酸性渣或酸性熔液侵蝕的能力，但對(duì)堿性物質(zhì)侵蝕的抵抗能力差，易被Al203,K20 、Na20 等氧化物作用而破壞，對(duì)CaO 、FeO、Fe2O3等氧化物有良好的抵抗性。
荷重軟化溫度較高是硅磚的優(yōu)異特性，一般為1640 ～ 1680℃，接近鱗石英熔點(diǎn)（ 1670℃）和方石英熔點(diǎn)（ 1713℃）。
硅磚在300℃以上至接近熔點(diǎn)（鱗石英或方石英）的這一區(qū)間硅磚體積穩(wěn)定，使用時(shí)加熱到1450℃時(shí)約產(chǎn)生1.5% ～ 2.2% 的體積膨脹，有利于保證砌體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和氣密性。
硅磚的最大缺點(diǎn)是抗熱震性差（水冷循環(huán)次數(shù)一般為1 ～ 4 次），其次是耐火度不高（一般為1690 ～ 1730℃），其應(yīng)用范圍受到了很大的局限。
硅磚的性質(zhì)和工藝過(guò)程與SiO2 的晶型轉(zhuǎn)化有密切關(guān)系，硅磚真密度是判斷其晶型轉(zhuǎn)化程度的重要標(biāo)志之一。因此，真密度是硅磚的二個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)。－般要求在2.38 g/cm3以下，優(yōu)質(zhì)硅磚應(yīng)在2.35 g/cm3 以下。真密度小，反映磚中鱗石英和方石英數(shù)量多，殘余石英量小，因而殘余膨脹小，使用中強(qiáng)度下降也小。
硅磚主要用于砌筑焦?fàn)t的炭化室、燃燒室和隔墻（一座煉焦?fàn)t用耐火材料約73% 左右是硅磚）、玻璃池窯和窯頂、池墻、熱風(fēng)爐的高溫承重部位、炭素蠟燒爐等熱工窯爐。為了提高現(xiàn)代大型焦?fàn)t生產(chǎn)能力，需要減薄焦?fàn)t炭化室、燃燒室和隔墻，因而要求使用高致密的高導(dǎo)熱性硅磚。
硅磚的品種較多，根據(jù)用途分為：焦?fàn)t用硅磚、熱風(fēng)爐用硅磚、電爐用硅磚、玻璃窯用硅磚等。根據(jù)磚型的復(fù)雜程度分為：標(biāo)型磚、普型磚、異型磚及特型磚等。
在使用硅磚時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)硅質(zhì)制品低溫下因殘存石英的晶型變化，體積變化較大，故烘爐時(shí)在600℃以下升溫不直太快，在冷至600℃要緩慢冷卻，以免產(chǎn)生裂紋；(2)盡可能不與堿性爐渣接觸。
隨著焦?fàn)t的大型化（炭化室從4m 增高到7m），對(duì)所采用的耐火材料的質(zhì)量和外形尺寸的要求進(jìn)一步提高。今后，在硅磚的生產(chǎn)技術(shù)上，應(yīng)向提高其SiO2 含量，降低雜質(zhì)含量，特別是降低Al2O3的含量的方向發(fā)展；在性能方面，以提高制品的密度和耐壓強(qiáng)度，降低氣孔率為方向。
在硅磚的生產(chǎn)工藝上，適宜采用多種配料和多級(jí)配料，以緩和制品燒成時(shí)因體積膨脹而帶來(lái)的危害，保證泥料的合理堆積密度，進(jìn)一步提高磚坯的體積密度。
為使硅磚具有較高的耐壓強(qiáng)度，除特殊形狀和生產(chǎn)塊數(shù)少的磚外，應(yīng)盡可能采用機(jī)械成型法。
硅磚理化指標(biāo)
| 項(xiàng)目 | 指標(biāo) | ||||
| BG-96A | BG-96B | BG-95 | JG-94 | GZ-94 | |
| SiO2 % | ≥96 | ≥96 | ≥95 | ≥94.5 | ≥94 |
| Fe2O3 % | ≤0.6 | ≤0.8 | ≤1.0 | ≤1.2 | ≤1.4 |
| 熔融指數(shù) % | ≤0.5 | ≤0.7 | / | / | / |
| 顯氣孔率 % | ≤21 | ≤22 | ≤22 | ≤22 | ≤24 |
| 真密度 g/cm3 | ≤2.34 | ≤2.33 | ≤2.35 | ||
| 常溫耐壓強(qiáng)度 MPa | ≥40 | ≥35 | ≥30 | ≥40 | ≥30 |
| 0.2MPa荷重軟化開(kāi)始溫度 ℃ | ≥1680 | ≥1670 | ≥1670 | ≥1650 | ≥1650 |
| 加熱永久線變化 % 1450℃×2h | 0~0.2 | / | |||
| 殘余石英 % | ≤3 | ≤1.5 | / | ||
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