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1、东 北 大 学 继 续 教 育 学 院 耐火材料与燃料燃烧 试 卷（作业考核 线上） B 卷学习中心： 院校学号： 姓 名： （共 页） 总分题号一二三四五六七八九十得分一、 名词解释(每小题3分，共15分)1. 耐火材料：耐火温度不低于1580的无机非金属材料。2. 抗热震性：指材料在承受急剧温度变化时，评价其抗破损能力的重要指标.Si3N.各测试值之间越近，精密度就越高，反之精密度就越低抵抗抗损伤的能力。3. 抗渣侵蚀性：至指耐火材料在高温下抵抗炉渣侵蚀和冲刷作用而不易投坏的能力。4. 标准煤：规定应用基底位发热量Qnet，ar=29271KJ/KG(即7000kcal/kg）的燃物。5.
2、 燃料：指燃烧时能产生热能或动力和光能的可燃物质，主要是含碳物质或碳氢化合物。二、单项选择(每小题2分，共10分)1耐火度是指材料在高温作用下达到特定软化程度时的温度，它标志着材料 作用的性能。A 抵抗高温；B 抵抗热震；C 抵抗过热； D 抵抗变形 选择 ( A )2硅砖的荷重软化温度较高，一般为16201670C，与其 接近。A. 熔化温度；B. 烧结温度；C. 耐火度；D. 烧成温度 选择 ( C )3.碳复合耐火材料在抗渣性及抗热震稳定性方面的优势是由于 的存在所致。A. 石英；B. 石墨；C. 氧化镁；D. 氧化钙 选择 ( B )4. 的高低是评价煤质优劣的主要依据。 A. 煤灰分
3、；B. 煤水分；C. 煤中碳含量; D. 煤中硫含量 选择 ( A )5.高温条件下，碳氧共存时，C-O体系内的气相组成主要是 。A. O2；B. CO；C. CO2；D. N2 选择 ( B)三、多项选择(每小题3分，共15分)1. 硅砖烧成的目的，是使 ，从而获得所要求的足够强度。A. 石英充分转化 ; B. 晶粒长大；C. 充分地烧结； D.提高抗热震性 选择 ( AB )2. 是含游离CaO白云石耐火制品的重要缺点。 A. 抗热震性能很差； B. 抗碱性渣的性能好； C. 高温强度比较高； D. 抗水化性能很差 选择 (BC )3. 为了提高白云质耐火材料的稳定性，采取如下措施 。A.
4、浸渍处理；B. 表面涂层； C. 碳酸化处理；D. 重结晶烧结 选择 ( AB )4. 不定形耐火材料的化学和矿物组成取决于所用的 。A.粉状耐火物料； B. 粒状耐火物料；C. 结合剂的品种；D. 结合剂的数量 选择 ( ABCD )5. 绝热材料的主要特征为 。 A.气孔率高； B. 体积密度小； C. 导热系数小； D. 重烧收缩大 选择 ( AC )四、简答题 (每小题10分，共50分)1. 按化学矿物组成耐火材料分为哪几种？答：按化学矿物组成的不同，耐火材料主要有以下几类：(1)氧化硅质耐火材料。这是以SiO2为主要成分的耐火材料，主要的品种有各种硅砖和石英玻璃制品。(2)硅酸铝质耐
5、火材料。这是以Al2O3和SiO2为基本化学组成的耐火材料。(3)镁质耐火材料。这是以MgO为主要成分和以方镁石为主要矿物构成的耐火材料。(4)白云石质。耐火材料这是一类以氧化钙(4060%)和氧化镁(3042%)为主要成分的耐火材料。(5)橄榄石质耐火材料。这是一种含MgO3562%，MgO/SiO2重量比波动于0.952.00，由镁橄榄石为主要矿物组成的耐火材料。(6)尖晶石质耐火材料。这是一类主要由尖晶石组成的耐火材料。主要品种有由铬尖晶石构成的铬质制品(Cr2O330%)，由铬尖晶石、方镁石构成的铬镁质制品(含Cr2O31830%，MgO2555%)和由镁铝尖晶石构成的制品。(7)含碳
6、耐火材料。这类材料中均含有一定数量的碳或碳化物。主要品种有由无定形碳构成的炭砖或炭块；由石墨构成的石墨制品；由碳化硅构成的碳化硅制品；由碳纤维及碳纤维与树脂或其他碳素材料复合为整体构的材料(8)含锆质耐火材料。这类材料中均含有一定数量的氧化锆。常用的品种有以锆英石为主要成分的锆英石质制品；以氧化锆和刚玉或莫来石构成的锆刚玉和锆莫来石制品，以及以氧化锆为主要组成的纯氧化锆制品。(9)特殊耐火材料。这是一类由较纯的难熔的氧化物、碳化物、硅化物和硼化物以及金属陶瓷构成的耐火材料。2. 试论述高岭石在加热煅烧过程中的物理化学变化过程？ 答：高岭石在加热煅烧过程中的物理化学变化过程如下：(1) 脱水分解
7、。在450550间高岭石发生分解，排除结构水，形成偏高岭石。过程为吸热反应。 450550Al2O32SiO22H2O Al2O32SiO2+2H2O 高岭石 吸热 偏高岭石(2)偏高岭石分解和莫来石化。当加热温度继续升高，偏高岭石分解为无定形Al2O3和SiO2，加热至9001200时便形成莫来石和方石英。Al2O32SiO2Al2O3(无定形)+2SiO2(无定形) 930960C Al2O3(无定形)Al2O3(结晶形） 11001200C3Al2O3+6SiO2(无定形)3Al2O32SiO2+4SiO2(无定形) 12501300C 4SiO2(无定形)4SiO2(方石英）莫来石(3
8、Al2O32SiO2)在11001200下理论生成量可达60%以上，但晶体缺陷多，晶粒细小。温度达1200以上莫来石晶体长大，15001600时莫来石晶体长大结束。归纳起来综合反应式为： 4501300 3(Al2O32SiO2H2O)3Al32SiO2+4SiO2+6H2O3. 简述熔渣主要通过哪些途径渗入到耐火材料内部。答：通常情况下，熔渣主要通过如下三种途径渗入到耐火材料内部：耐火材料中的气孔和裂纹；耐火材料中的基质；耐火材料晶体间的晶界。 (1) 熔渣经毛细管和裂纹的渗入。熔渣与耐火材料外表面接触后，当其可浸润这种耐火材料时，熔渣在毛细管附加压力的推动下，即可由耐火材料的外表面向其内部
9、渗透。 (2) 熔渣沿耐火材料基质的渗入。耐火材料的基质，一般含有较多的杂质成分。耐火材料在高温使用过程中，这些杂质容易形成低熔点相。当材料内存在气孔或裂纹和温度梯度时，由基质所形成的熔体，可由热端向其冷端迁移。热端基质迁移后所残留的空隙，易成为熔渣渗入的通道。 (3) 熔渣经晶界的迁入。 众所周知，耐火材料一般为多晶体构成。当熔渣与耐火材料接触时，熔渣也可以经晶界渗入到耐火材料内部。4. 试比较硅砖、粘土砖、高铝砖使用性能的主要差异。答：(1) 耐火度。硅砖的耐火度较低，为16701730C。随着SiO2含量、晶型、杂质种类和数量的不同稍有变化，但波动不大；粘土质耐火制品的耐火度较低，波动在
10、15801770C，主要与制品的化学组成有关；高铝质耐火材料的耐火度波动范围大，一般为17702000C，主要受Al2O3含量的影响，随着制品中Al2O3含量的增加而提高。 (2) 荷重软化温度。硅砖的荷重软化温度较高，一般为16201670C，与其耐火度接近。这主要是因为构成硅砖的主晶相为具有矛头双晶的鳞石英形成网状结构和基质粘度较大的玻璃相所致；粘土质耐火制品的荷重软化温度较低，开始于12501400C，压缩40%时温度为15001600C；粘土质耐火制品的耐热震性好，普通粘土砖1100C水冷循环达10次以上，多熟料粘土砖可达50100次或更高；高铝制品的荷重软化开始变形温度大于1400C
11、，并随着Al2O3含量的增加而提高。 (3) 抗热震性。由于温度剧烈变化时，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，使硅砖崩裂或剥落。因此，硅质耐火制品的耐热震性很差，在850C下水冷仅为12次。粘土砖耐热震性好的原因主要是莫来石及整个制品的热膨胀系数小(平均4.55.810-6/C)，而且比较均匀，过程中不发生晶型转变所引起的体积变化；高铝质耐火制品的耐热震性介于粘土质制品和硅质制品之间，850C水冷循环仅35次 (4) 抗渣性。作为酸性耐火材料，硅砖对酸性和弱酸性炉渣以及含腐蚀性气体的炉气的抗侵蚀能力很强。对含有CaO和FeO的炉渣侵蚀作用也有一定的抵抗能力。粘
12、土质耐火制品属酸性耐火材料，抵抗弱酸性炉渣侵蚀的能力强，对酸性和碱性炉渣的抵抗能力较差。高铝质耐火制品既能抵抗酸性渣的侵蚀，也能抵抗碱性渣的作用。但抗碱性渣的能力不及镁质材料，却优于粘土质材料，并随着莫来石和刚玉含量的增加而增强。5. 叙述碳复合耐火材料有哪些优缺点？为克服其缺点，通常采取何种措施及其作用机理。答：MgO-C系耐火材料具有如下特点。 (1) 耐火度高。由于碳复合耐火材料是由高熔点的氧化物(或碳化物)与碳组成，且氧化物与碳之间一般没有共熔关系，因此碳复合耐火材料的耐火度普遍较高。 (2) 高温强度好。由于碳复合耐火材料的耐火度高且颗粒间存在着牢固的碳结合网络。因此碳复合耐火材料的
13、高温强度很高。 (3) 抗渣蚀性能好。由于耐火制品中碳对熔渣的润湿较大，不易被熔渣所浸润，因此碳复合耐火材料具有良好的抗渣性。 (4) 抗热震性好。由于石墨具有导热系数小(1000C时为229W/mC),低热膨胀系数(01000C时为1.41.510-6/C)以及较小的弹性模量(E=8.821010Pa)，碳复合耐火材料具有良好的抗热震性能。 (5) 抗蠕变性能好。由于耐火材料颗粒间以及颗粒与石墨间存在着牢固的碳结合网络，不易产生滑移，因此碳复合耐火材料具有良好的高温抗蠕变性能。 镁碳质耐火材料具有在高温条件下与氧接触时容易发生氧化反应而损失，即抗氧化性差的缺点。 为提高其抗氧化性，常加入Al, Si, Mg及其合金、碳化物或氮化物等各种添加剂，这些抗氧化剂通过如下两方面改善耐火材料的性能。 在热力学方面，因抗氧化剂与氧的亲和能力大于碳与氧的亲和力，抗氧化剂通过将CO还原为C，部分补偿了耐火材料中C的氧化损失。如：SiC+3CO=SiO2+3C。 在动力学方面，
