耐火材料行業(yè)知識(shí)

耐火原料直接決定著耐火材料的質(zhì)

日期： 2017-02-24 作者： 宏泰窯爐耐火材料 熱度：877 ℃

無(wú)論技術(shù)怎樣發(fā)展，耐火原料都是耐火材料的基礎(chǔ)。耐火原料直接決定著耐火材料的質(zhì)量，影響著耐火材料的發(fā)展。

水泥窯用新型耐火材料的一切發(fā)展都離不開(kāi)耐火原料的支持。例如，鎂鋁尖晶石磚、鐵鋁尖晶石磚、鎂鐵尖晶石磚都離不開(kāi)鎂鋁尖晶石、鐵鋁尖晶石、鎂鐵尖晶石等耐火原料。再如，抗剝落磚、硅莫磚等特種高鋁磚都離不開(kāi)鋯英石、碳化硅、紅柱石、藍(lán)晶石。還有，幾乎所有的髙檔不定形耐火材料都離不開(kāi)包括硅灰、氧化鋁在內(nèi)的微粉以及各種化學(xué)外加劑。

因此，如果想生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)耐火材料，或者研制新型耐火材料，或者試用新型耐火材料都需要了解耐火原料。

硅石

1. 礦產(chǎn)概況

我國(guó)內(nèi)蒙古、遼寧、河北、山西、河南、湖北、湖南、江西、安徽、廣東、云南等地都大量出產(chǎn)硅石。

遼寧本溪和遼陽(yáng)、吉林渾江、河北北部、河南澠池、安徽鳳陽(yáng) 等迺。在云南昆明，有震旦紀(jì)的石英砂巖。華南地區(qū)有分布較廣、品質(zhì)好的形成了泥炭-石盆紀(jì)的石英砂巖礦床，如湖南的湘潭、株洲、長(zhǎng)沙，湖北武昌，江蘇吳縣等地。侏羅紀(jì)的石英砂巖礦床多與煤系有關(guān)，例如四川銅梁的石英砂巖礦。

2. 技術(shù)指標(biāo)

冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)ZB D53 001—90規(guī)定了適用于耐火材料、鐵合金和工業(yè)硅用硅石原料的技術(shù)條件，見(jiàn)表6-1。

但是，玻璃行業(yè)制造優(yōu)質(zhì)硅磚對(duì)原料有更高的需求。

按照J(rèn)C/T 616—2003玻璃窯用優(yōu)質(zhì)硅磚，產(chǎn)品的熔融指數(shù)要滿(mǎn)足式(6-1) 的要求。

3. 原料性質(zhì)

石英族礦物包括β-石英、α-石英、鱗石英和方石英等。

從室溫到573°C，β-石英是穩(wěn)定的礦物。β-石英的分子式為SiO2,屬于三方晶系，硬度 7、相對(duì)密度 2. 65，折射率n。=1. 5442，ne = 1. 5533，ne - n。= 0.0091。在未燒熟的陶瓷、硅磚、耐堿磚和黏土質(zhì)耐火材料中，常能見(jiàn)到β-石英。注意，耐火材料行業(yè)所稱(chēng)的β-石英，在地質(zhì)行業(yè)的某些書(shū)籍上叫做α-石英。

在753°C，β-石英開(kāi)始轉(zhuǎn)化為α-石英。從573?870°C, α-石英是穩(wěn)定的礦物。α-石英的分子式為SiO2,屬于六方晶系，相對(duì)密度2.533，折射率n。= 1.54329, ne = l. 5405，ne - n。= 0.0066。注意，耐火材料行業(yè)所稱(chēng)的α-石英，在地質(zhì)行業(yè)的某些書(shū)籍上叫做β-石英。

在870°C, α-石英開(kāi)始轉(zhuǎn)化為α-鱗石英，轉(zhuǎn)變伴隨的體積變化高達(dá)14%。從 870?1470°C，α-鱗石英是穩(wěn)定的礦物。α-鱗石英的分子式為SiO2，屬于斜方晶系，相對(duì)密度2. 228。室溫下，能見(jiàn)到的是γ-鱗石英，其折射率= 1.469? 1.471。在硅磚中，能夠見(jiàn)到γ-鱗石英。

在1470°C，鱗石英開(kāi)始轉(zhuǎn)化為α-方石英。1470°C至熔點(diǎn)，α-方石英是穩(wěn)定的礦物。α-方石英的分子式為SiO2,屬于四方晶系，相對(duì)密度2.229。室溫下，能見(jiàn)到的是β-方石英，其折射率是1.487。在硅磚中，能夠見(jiàn)到的是β-方石英。

制造硅磚或半硅質(zhì)磚時(shí)，原料中難免含有大量石英礦物。在燒成條件下，磚內(nèi)的α-石英轉(zhuǎn)化為α-鱗石英或α-方石英時(shí)將伴隨很大的體積變化，產(chǎn)生很大的應(yīng)力，致使耐火材料發(fā)生結(jié)構(gòu)松散，甚至開(kāi)裂報(bào)廢。所以，制造這些耐火材料都必須嚴(yán)格控制升溫制度，特別在重要的升溫階段務(wù)必要保持溫度均勻、緩慢上升，防止磚內(nèi)SiO2發(fā)生不均勻或過(guò)快的轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生大量廢品。

二、硅灰

硅灰是生產(chǎn)金屬硅或硅鐵合金時(shí)回收爐內(nèi)溢出廢氣中煙塵得到的副產(chǎn)品。在電弧爐高溫的作用下，爐內(nèi)的石英被熔化成SiO2液體，液態(tài)的SiO2又被C還原成Si。同時(shí)，一部分SiO2也被還原成SiO氣體。SiO氣體隨煙氣溢出爐外，又被空氣中的O2氧化成SiO2 ,隨后，這些SiO2就冷凝成平均粒徑<1μm的玻璃態(tài)質(zhì)小球，并為爐外收塵裝置所捕集。

此外，使用鋯英石生產(chǎn)脫硅鋯原料時(shí)，也可以捕集到硅灰。這種硅灰也可以用于制造耐火材料。泥硅灰的SiO2含量為90%?98%，比表面積為15?30m2/g，中值粒徑0.3?0.5μm, PH = 5. 3?7. 6。進(jìn)口硅灰的純度較高，pH值較低。國(guó)產(chǎn)硅灰的純度較低，pH值較高。國(guó)產(chǎn)硅灰含有的少量MgO和R2O使其呈弱堿性。一般情況下，使用進(jìn)口硅灰配制出的耐火澆注料的流動(dòng)性很好，但原料成本也很髙。

三、葉蠟石

1.礦產(chǎn)概況

我國(guó)的葉蠟石礦床主要分布于浙閩沿海的中生代火山巖中。沿上虞-政和-大浦-海豐斷裂帶分布的中生代斷陷盆地及火山洼地內(nèi)，有發(fā)育厚大的酸性火山巖，其中賦有葉蠟石和明礬石礦床。例如，上虞、青田、福州、閩清等地的一系列較大葉蠟石礦都位于這一帶。

按探明儲(chǔ)量來(lái)說(shuō)，葉蠟石主要產(chǎn)于福建，其次為浙江，廣東、北京、江西、吉林、遼寧、四川、內(nèi)蒙古、青海也有少量分布。其中，與火山有關(guān)的有：福建福州、江西上饒、浙江的青田、上虞和臨海。含鋁巖石成巖熱液蝕變形成的有：浙江常山、北京門(mén)頭溝。含礦熱液裂隙充填的有：浙江臨安。

2.技術(shù)指標(biāo)

我國(guó)尚無(wú)關(guān)于葉蠟石耐火原料的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。福建福州峨嵋關(guān)于耐火材料用葉蠟石的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表6-2。

日本耐火材料所使用的葉臘石的品質(zhì)見(jiàn)表6-3.

3.原料性質(zhì)

葉蠟石呈淺黃的白色、淡綠色、紫褐色等顏色，帶珍珠狀或閃耀光澤，具有油脂感。

葉蠟石的化學(xué)式為Al2[Si4O10](OH)2,其中Al2O3占28.3%，SiO2占66.7%,水分約5%,其中含MgO、FeO、Fe2O3、CaO等雜質(zhì)。葉蠟石為單斜晶系礦物，相對(duì)密度為2.66~2.90，硬度≈1。

升溫至600°C時(shí)，葉蠟石開(kāi)始脫水;700°C 以上時(shí)，葉蠟石開(kāi)始膨脹;約1100°C時(shí)，葉蠟石開(kāi)始分解形成莫來(lái)石和方石英。圖6-1顯示了加熱過(guò)程中，葉蠟石的體積變化。

含F(xiàn)e2O3少或白度好的葉蠟石可作陶瓷、玻璃和造紙的原料。稍次的葉蠟石可作塑料、橡膠的填料。葉蠟石還可作搪瓷、焊條的原料以及鉛筆、糖果、醫(yī)藥和化妝品的填料。以前，葉蠟石是盛鋼筒的主體耐火材料。隨著爐外精煉的推廣，盛鋼筒的溫度不斷提高，葉蠟石難以勝任新的工作條件，鋼包改用了其他耐火材料。目前，一些耐火材料廠利用葉蠟石作為不定形材料的組成。江浙一帶的耐火材料廠也用葉蠟石的下腳料作耐堿磚。