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莫来石耐火砖性质及杂质的影响

时间:2020-06-24 17:04 作者:耐火材料生产厂家点击:


 
莫来石耐火砖性质
以烧结或电熔莫来石为主要原料制得的耐火砖,可全部采用莫来石,也可以部分采用莫来石,部分采用刚玉为原料。前者称为莫来石耐火砖,后者称为刚玉一莫来石耐火砖或刚玉莫来石砖。莫来石耐火砖的生产工艺流程与高铝砖相同,配料经混料、成型、干燥与烧成等几个工序。烧成温度与配料组成、原料的纯度及对耐火砖性能的要求有关,通常为1500~1700℃。
莫来石耐火砖及刚玉莫来石砖具有荷重软化温度高、高温蠕变率低、抗热震性好等优点,广泛应用于高炉热风炉、玻璃熔窑、干熄焦及加热炉等工业炉窑上。莫来石耐火耐火砖在高温下容易被碱性耐火砖侵蚀。此外,在高温下,莫来石可以与水蒸气按反应生成Al2O3而受到损坏。
因此,莫来石耐火砖不宜在高碱性渣及高水蒸气含量的环境下长期使用。
除了莫来石以及它与刚玉构成的复合耐火耐火砖外,莫来石还可以与其他材料构成耐火砖以提高其性能,如锆莫来石耐火砖、莫来石-碳化硅耐火砖等。所谓锆莫来石耐火砖就是莫来石-氧化锆复合材料。但是由于氧化锆价格昂贵,在实际生产中常通过Al2O3或矾土与锆英石反应制得锆莫来石熟料或耐火砖。
这类耐火砖及原料的制造方法包括电熔法与烧结法。用电熔铸制的铝锆硅(AZS)耐火砖我们在电熔锆刚玉砖中已讨论。将Al2O3与ZrSiO4配料煅烧制得锆莫来石熟料,再将其破碎、混练、成型与烧成制得锆莫来石耐火砖,即烧结AZS砖。
当使用矾土为原料时,常见的是将ZrSiO4引入到高铝砖中来提高高铝砖的抗热震性,即所谓的“抗剥落高铝砖”。通过反应生成的ZrO2分散在莫来石与刚玉中。由于ZrO2在加热与冷却过程中的相变,在ZrO2颗粒周围产生微裂纹,从而提高其抗热震性。烧结AZS耐火砖常用于玻璃窑中。
杂质对莫来石耐火砖的影响有哪些?
莫来石质耐火材料中通常含有TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O等杂质氧化物,天然原料生产的莫来石中的杂志含量要比人工合成原料高。这些杂质氧化物在莫来石中起溶剂作用,降低溶液的形成温度和黏度,增大液相的生成量,提高溶液和对固相的溶解速度和溶解数量,但各杂质氧化物所起的作用强弱程度不同,其中以K2O和Na2O对液相形成温度影响大,K2O和Na2O分别使其无变量点温度降低513~724℃,同时还起分解莫来石的作用,在这写杂质氧化物中,TiO2的影响小,仅使无变量点温度降低101~107℃.当TiO2含量较少时,除了部分固溶于莫来石中形成有限固溶体,促进莫来石生成和晶体发育长大外,还有部分在高温下进入液相形成玻璃体。
高温下Fe2O3在莫来石和刚玉有一定固溶度,形成有限固熔体。它在刚玉中的固溶度较在莫来石中的高,由于固溶体的形成,使莫来石和刚玉的晶格长大。Fe2O3对Al2O3-SiO2系材料的始熔温度与系统中的Al2O3含量或者说与Al2O3/SiO2比值有关,当Al2O3/SiO2<2.55时,始熔温度为1380℃,若Al2O3/SiO2>2.55时,始熔温度提高到1460℃,并随其Al2O3含量提高而逐渐提高。在还原气氛下,Fe2O3被还原成FeO而脱溶进入玻璃相,并使系统的始熔温度下降,分别下降至1240℃和1380℃。
总之,随着莫来石砖中Al2O3含量的提高,其高温性能提高;而溶剂量增多,高温性能降低。据此,严格控制杂质氧化物含量,尤其K2O、Na2O和Fe2O3的含量,是获得高性能莫来石质耐火砖的重要措施。在含有碱类成分熔渣或气体环境中使用,对莫来石质耐火砖均具有严重的侵蚀作用。
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