《耐火材料工艺学第四章硅质耐火材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《耐火材料工艺学第四章硅质耐火材料（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 本章重点：本章重点： SiO2变体及晶型转变变体及晶型转变 鳞石英的熔点及结晶特性鳞石英的熔点及结晶特性 矿化剂的选择原则及其种类矿化剂的选择原则及其种类 硅砖的生产工艺及其性能硅砖的生产工艺及其性能第四章硅质耐火材料第四章硅质耐火材料 Refractories of SiO2 System 8/21/20242材料科学与工程学院简介简介 : 以以SiO2为主要成分（为主要成分（93-98%）的耐的耐火制品火制品,包括硅砖、特种硅砖、石英玻璃包括硅砖、特种硅砖、石英玻璃及其制品。及其制品。一、定义定义8/21/20243材料科学与工程学院二、特点二、特点对对酸性炉渣抵抗力强，但受碱性渣强烈侵
2、酸性炉渣抵抗力强，但受碱性渣强烈侵蚀，对蚀，对CaO、FeO、Fe 2O3等氧化物有良好等氧化物有良好的抵抗性；的抵抗性；荷重变形温度高，波动在荷重变形温度高，波动在16401680间，间，接近鳞石英，方石英的熔点接近鳞石英，方石英的熔点(1670、1713)；热震稳定性低，其次是耐火度不高，这限热震稳定性低，其次是耐火度不高，这限制了广泛应用。制了广泛应用。8/21/20244材料科学与工程学院应用于：应用于：应用于：应用于： 焦炉、热风炉、玻璃熔窑、隧道窑的拱顶、焦炉、热风炉、玻璃熔窑、隧道窑的拱顶、 各种窑炉的架子砖等。各种窑炉的架子砖等。8/21/20245材料科学与工程学院3.1 硅
3、硅砖生生产的物理化学原理的物理化学原理 一、一、SiO2的同质多晶转变的同质多晶转变SiOSiO2 2的晶型转变的晶型转变的晶型转变的晶型转变8/21/20246材料科学与工程学院SiOSiO2 2不同变体间转变时的体积变化不同变体间转变时的体积变化不同变体间转变时的体积变化不同变体间转变时的体积变化互变性转变互变性转变体积变化，体积变化，%转变温度，转变温度，转变方式转变方式 -石英石英-石英石英+0.82573位位位位移移移移 型型型型转转转转 变变变变 - -鳞石英鳞石英鳞石英鳞石英 - -鳞石英鳞石英鳞石英鳞石英+0.28+0.28117117 - -鳞石英鳞石英鳞石英鳞石英 - -鳞
4、石英鳞石英鳞石英鳞石英+0.2+0.2163163-方石英方石英-方石英方石英+2.8180270-石英石英-鳞石英鳞石英+12.7870重重重重建建建建 型型型型转转转转 变变变变-石英石英-方石英方石英+17.412001350-鳞石英鳞石英-方石英方石英+4.714701470-方石英方石英熔体熔体+0.11713熔融石英熔融石英-方石英方石英-0.412008/21/20247材料科学与工程学院变体名称变体名称 稳定温度，稳定温度，晶系晶系结晶习性结晶习性常温下真比重常温下真比重熔点，熔点，-石英石英573三方三方柱状柱状2.65116001600-石英石英573870六方六方2.53
5、3-鳞石英鳞石英常温常温117斜方斜方矛头状双矛头状双晶晶2.272.35（天然）（天然） 2.2622.285（人工）（人工）16701670-鳞石英鳞石英117163六方六方2.24-鳞石英鳞石英8701470六方六方蜂窝状结蜂窝状结构构2.228-方石英方石英180270斜方斜方2.332.34（天然）（天然） 2.312.32（人工）（人工）17301730-方石英方石英14701713等轴等轴2.229石英玻璃石英玻璃1713非晶质非晶质2.203SiO2变体的性质变体的性质8/21/20248材料科学与工程学院磷石英具有较高的体积稳定性！磷石英具有较高的体积稳定性！磷石英具有较高的
6、体积稳定性！磷石英具有较高的体积稳定性！8/21/20249材料科学与工程学院 纯纯纯纯SiOSiO2 2变体的变体的变体的变体的G-TG-T图图图图 8/21/202410材料科学与工程学院鳞石英矛头双晶（熔点鳞石英矛头双晶（熔点鳞石英矛头双晶（熔点鳞石英矛头双晶（熔点1670167016701670）8/21/202411材料科学与工程学院鳞石英双晶(N1 100)石英粒状晶体的断口形貌8/21/202412材料科学与工程学院为什么在硅砖的生产过程中，为什么在硅砖的生产过程中，- -石英石英 转化成鳞石英的量越多越好？转化成鳞石英的量越多越好？ 然界中，各种硅石所含的石英一般均为然界中，各
7、种硅石所含的石英一般均为然界中，各种硅石所含的石英一般均为然界中，各种硅石所含的石英一般均为 - -石英，石英，石英，石英，至于鳞石英、方石英则很少。至于鳞石英、方石英则很少。至于鳞石英、方石英则很少。至于鳞石英、方石英则很少。方石英的熔点方石英的熔点方石英的熔点方石英的熔点17231723、鳞石英是、鳞石英是、鳞石英是、鳞石英是16701670、而石、而石、而石、而石 英是英是英是英是16001600，但石英具有较高的体积稳定性；，但石英具有较高的体积稳定性；，但石英具有较高的体积稳定性；，但石英具有较高的体积稳定性；不易熔于液相，这就使制品不因液相的出现而发不易熔于液相，这就使制品不因液相
8、的出现而发不易熔于液相，这就使制品不因液相的出现而发不易熔于液相，这就使制品不因液相的出现而发 生变形，只有温度达到鳞石英的熔点，破坏了网生变形，只有温度达到鳞石英的熔点，破坏了网生变形，只有温度达到鳞石英的熔点，破坏了网生变形，只有温度达到鳞石英的熔点，破坏了网 络结构，制品才被压溃。络结构，制品才被压溃。络结构，制品才被压溃。络结构，制品才被压溃。硅砖中鳞石英具有特殊的结构，矛头状双晶相互硅砖中鳞石英具有特殊的结构，矛头状双晶相互硅砖中鳞石英具有特殊的结构，矛头状双晶相互硅砖中鳞石英具有特殊的结构，矛头状双晶相互 交错的网络状结构，形成结晶网络，能获得坚强交错的网络状结构，形成结晶网络，能
9、获得坚强交错的网络状结构，形成结晶网络，能获得坚强交错的网络状结构，形成结晶网络，能获得坚强 的骨架；因而使砖具有较高的荷重软化点及机械的骨架；因而使砖具有较高的荷重软化点及机械的骨架；因而使砖具有较高的荷重软化点及机械的骨架；因而使砖具有较高的荷重软化点及机械 强度；强度；强度；强度；8/21/202413材料科学与工程学院1、作用、作用 是加速石英在烧成时转变为低密度的变体是加速石英在烧成时转变为低密度的变体是加速石英在烧成时转变为低密度的变体是加速石英在烧成时转变为低密度的变体( (鳞石英鳞石英鳞石英鳞石英和方石英和方石英和方石英和方石英) )而不显著降低其耐火度。它还能防止砖坯而不显著
10、降低其耐火度。它还能防止砖坯而不显著降低其耐火度。它还能防止砖坯而不显著降低其耐火度。它还能防止砖坯烧成时因发生急剧膨胀而产生的松散和开裂。烧成时因发生急剧膨胀而产生的松散和开裂。烧成时因发生急剧膨胀而产生的松散和开裂。烧成时因发生急剧膨胀而产生的松散和开裂。 注：注：注：注：制品松散、开裂的原因：制品松散、开裂的原因：制品松散、开裂的原因：制品松散、开裂的原因：在矿化剂很少或在矿化剂很少或在矿化剂很少或在矿化剂很少或几乎没有时，几乎没有时，几乎没有时，几乎没有时， - -石英转变石英转变石英转变石英转变 - -方石英（干转化）。在方石英（干转化）。在方石英（干转化）。在方石英（干转化）。在干
11、转化时，由于砖体的不均匀的体积膨胀很大，而干转化时，由于砖体的不均匀的体积膨胀很大，而干转化时，由于砖体的不均匀的体积膨胀很大，而干转化时，由于砖体的不均匀的体积膨胀很大，而又无液相缓冲应力。因而引起制品结构松散和开裂，又无液相缓冲应力。因而引起制品结构松散和开裂，又无液相缓冲应力。因而引起制品结构松散和开裂，又无液相缓冲应力。因而引起制品结构松散和开裂，不可能制得良好性能的制品。不可能制得良好性能的制品。不可能制得良好性能的制品。不可能制得良好性能的制品。二、矿化剂二、矿化剂8/21/202414材料科学与工程学院2、影响矿化剂作用的因素、影响矿化剂作用的因素 取决于所加矿化剂与砖坯中硅氧在
12、高温时所形成熔取决于所加矿化剂与砖坯中硅氧在高温时所形成熔液的数量和性质，即液相开始形成的温度，液相的数液的数量和性质，即液相开始形成的温度，液相的数量、粘度、润湿能力和结构等。量、粘度、润湿能力和结构等。共熔温度：共熔温度：共熔温度：共熔温度：愈低，愈有利于烧成中形成的方石英通过愈低，愈有利于烧成中形成的方石英通过 液相向鳞石英转变，矿化剂作用愈强，磷液相向鳞石英转变，矿化剂作用愈强，磷 石英愈多，晶粒愈大。石英愈多，晶粒愈大。如；如；如；如； CaO-AlCaO-Al2 2OO3 3-SiO-SiO2 2：117011708/21/202415材料科学与工程学院液相的结晶能力（液相是否易被
13、液相的结晶能力（液相是否易被液相的结晶能力（液相是否易被液相的结晶能力（液相是否易被SiOSiO2 2所饱和）所饱和）所饱和）所饱和） 含含含含LiLi2 2OO、NaNa2 2OO、FeOFeO、MnOMnO等氧化物的液相易被等氧化物的液相易被等氧化物的液相易被等氧化物的液相易被SiOSiO2 2 饱和，具有高的结晶能力，是强矿化剂。饱和，具有高的结晶能力，是强矿化剂。饱和，具有高的结晶能力，是强矿化剂。饱和，具有高的结晶能力，是强矿化剂。液相黏度和润湿能力（溶解速度）液相黏度和润湿能力（溶解速度）液相黏度和润湿能力（溶解速度）液相黏度和润湿能力（溶解速度） 黏度：黏度：黏度：黏度： 扩散速
14、度和液相的粘度有关，以碱金属氧化物作扩散速度和液相的粘度有关，以碱金属氧化物作扩散速度和液相的粘度有关，以碱金属氧化物作扩散速度和液相的粘度有关，以碱金属氧化物作 矿化剂时，所得液相的粘度最小，鳞石英化程度矿化剂时，所得液相的粘度最小，鳞石英化程度矿化剂时，所得液相的粘度最小，鳞石英化程度矿化剂时，所得液相的粘度最小，鳞石英化程度 也最高。二价氧化物次之。也最高。二价氧化物次之。也最高。二价氧化物次之。也最高。二价氧化物次之。 注：注：注：注：当用复合氧化物为矿化剂时，在当用复合氧化物为矿化剂时，在当用复合氧化物为矿化剂时，在当用复合氧化物为矿化剂时，在SiOSiO2 2含量相同，含量相同，含
15、量相同，含量相同， 则所得液相的粘度比只用其中一种氧化物的小，则所得液相的粘度比只用其中一种氧化物的小，则所得液相的粘度比只用其中一种氧化物的小，则所得液相的粘度比只用其中一种氧化物的小， 因而能增强矿化作用。因而能增强矿化作用。因而能增强矿化作用。因而能增强矿化作用。 润湿能力：润湿能力：润湿能力：润湿能力：与所加氧化物的阳离子半径及电荷有关。与所加氧化物的阳离子半径及电荷有关。与所加氧化物的阳离子半径及电荷有关。与所加氧化物的阳离子半径及电荷有关。 阳离子的电荷大，半径小的氧化物润湿能力阳离子的电荷大，半径小的氧化物润湿能力阳离子的电荷大，半径小的氧化物润湿能力阳离子的电荷大，半径小的氧化
16、物润湿能力 强，因此矿化能力也强。强，因此矿化能力也强。强，因此矿化能力也强。强，因此矿化能力也强。8/21/202416材料科学与工程学院液相的结构：液相的结构：液相的结构：液相的结构： 若液相的原子比若液相的原子比若液相的原子比若液相的原子比OO：SiSi约为约为约为约为2.12.52.12.5时含有大量的二时含有大量的二时含有大量的二时含有大量的二氧化硅四面体的阴离子络合物，其近程次序和氧化硅四面体的阴离子络合物，其近程次序和氧化硅四面体的阴离子络合物，其近程次序和氧化硅四面体的阴离子络合物，其近程次序和“ “ - -鳞石英的晶格结构相近，则将从液相中强烈析出鳞石鳞石英的晶格结构相近，则
17、将从液相中强烈析出鳞石鳞石英的晶格结构相近，则将从液相中强烈析出鳞石鳞石英的晶格结构相近，则将从液相中强烈析出鳞石英。英。英。英。 矿化作用以碱金属最强，矿化作用以碱金属最强，矿化作用以碱金属最强，矿化作用以碱金属最强， FeOFeO、MnOMnO次之，次之，次之，次之， CaOCaO、MnOMnO较差。较差。较差。较差。8/21/202417材料科学与工程学院3、矿化剂的选择原则、矿化剂的选择原则 与与与与SiOSiO2 2作用作用作用作用, ,并在不太高的温度下形成液相并在不太高的温度下形成液相并在不太高的温度下形成液相并在不太高的温度下形成液相, , 且对制品的耐火度降低不大且对制品的耐
18、火度降低不大且对制品的耐火度降低不大且对制品的耐火度降低不大; ; 能够形成足够的液相能够形成足够的液相能够形成足够的液相能够形成足够的液相, ,液相应具有低的黏度及液相应具有低的黏度及液相应具有低的黏度及液相应具有低的黏度及 大的润湿石英的能力大的润湿石英的能力大的润湿石英的能力大的润湿石英的能力, ,且数量随温度的改变不且数量随温度的改变不且数量随温度的改变不且数量随温度的改变不 大大大大; ; 在制砖过程中在制砖过程中在制砖过程中在制砖过程中, ,矿化剂分布应均匀矿化剂分布应均匀矿化剂分布应均匀矿化剂分布应均匀, ,不具水溶性不具水溶性不具水溶性不具水溶性; ; 经济、溶液制备容易、便于
19、生产控制。经济、溶液制备容易、便于生产控制。经济、溶液制备容易、便于生产控制。经济、溶液制备容易、便于生产控制。8/21/202418材料科学与工程学院即即: * 有二液区；有二液区； * 形成液相温度形成液相温度 1470（鳞石英的最高稳定温度）（鳞石英的最高稳定温度）8/21/202419材料科学与工程学院含含含含SiOSiO2 2的二元系统类型的二元系统类型的二元系统类型的二元系统类型有二液区有二液区 CaO-SiO2 FeO-SiO2 MgO-SiO2 TiO2-SiO2 Cr2O3-SiO2 不含二液区不含二液区 Al2O3-SiO2 Na2O-SiO2 K2O-SiO2 8/21/
20、202420材料科学与工程学院 CaO-SiOCaO-SiO2 2系系系系 液液化化温温度度1707，二二液液区区宽宽度度1-27.5 CaO，二元共熔点二元共熔点1436 CaOCaO可可可可用用用用作作作作矿矿矿矿化化化化剂剂剂剂；硅硅 砖砖 可可 以以 单单 独独 吸吸 收收27.5%CaO而而不不致致崩崩溃溃 。 l 27.58/21/202421材料科学与工程学院FeO-SiOFeO-SiO2 2系系系系 液化温度液化温度1698，二液，二液区宽度区宽度3-42 FeO，二元，二元共熔点共熔点1178 FeOFeO能用作矿化剂能用作矿化剂能用作矿化剂能用作矿化剂 ； 硅硅砖可以可以单
21、独吸收独吸收42%FeO而不致崩而不致崩溃 。4238/21/202422材料科学与工程学院 MgO-SiOMgO-SiO2 2系系系系 液化温度液化温度1695（1723）， 二液二液区宽度区宽度3-42 MgO，二元，二元 共熔点共熔点1543 。 MgOMgO不能用作矿化剂不能用作矿化剂不能用作矿化剂不能用作矿化剂 8/21/202423材料科学与工程学院TiOTiO2 2-SiO-SiO2 2系系系系 液液化化温温度度1780（1794），二二液液区区宽度度18-92 TiO2（偏偏向向TiO2），二二元元共熔点共熔点1553 TiO TiO2 2不能用作矿化剂不能用作矿化剂不能用作矿
22、化剂不能用作矿化剂 8/21/202424材料科学与工程学院CrCr2 2OO3 3-SiO-SiO2 2系系系系 液化温度液化温度2250， 二液区二液区宽度度5-98 Cr2O3 ，二元共熔点，二元共熔点1720 。 CrCr2 2OO3 3不能用作矿化剂不能用作矿化剂不能用作矿化剂不能用作矿化剂 8/21/202425材料科学与工程学院CaO-FeO-SiOCaO-FeO-SiO2 2 系系系系CaO-SiO2、FeO-SiO2 都都有有二二液液区区，由由两两个个含含二二液液区区的的二二元元系系统构构成成的的三三元元系系统，仍仍然然保保持持着着二液区。二液区。 CaOCaO- - FeO
23、FeO可可可可作作作作为为为为矿矿矿矿化化化化剂剂剂剂；硅硅砖砖可可以以同同时时吸吸收收不不同同比例的比例的CaO和和FeO。 8/21/202426材料科学与工程学院AlAl2 2OO3 3-SiO-SiO2 2系系系系 加入加入加入加入6% Al6% Al2 2OO3 3，液化温，液化温，液化温，液化温度由度由度由度由1723 1723 降到降到降到降到3Al3Al2 2OO3 32SiO2SiO2 2-SiO-SiO2 2共晶共晶共晶共晶点点点点1595 1595 ，并且无二，并且无二，并且无二，并且无二液区。液区。液区。液区。 AlAl2 2OO3 3不能用作矿化剂不能用作矿化剂不能用
24、作矿化剂不能用作矿化剂 8/21/202427材料科学与工程学院NaNa2 2O-SiOO-SiO2 2系系系系 加加入入6.5%Na2O，液液化化温温度度下下降降到到1600，25%Na2O，液液 化化 温温 度度 降降 到到 Na2OSiO2-SiO2共共晶晶点点789，并并且且无无二二液区。液区。 NaNa2 2OO不能用作不能用作不能用作不能用作矿矿化化化化剂剂; ; Na Na2 2O O 也是有害也是有害也是有害也是有害杂质杂质。 l 8/21/202428材料科学与工程学院 所以所以,生产中常用的矿化剂是生产中常用的矿化剂是: CaOCaO、FeOFeO 、MnOMnO 。对硅质
25、原料耐火度降低不大，温度升高，液相量增加缓慢；对硅质原料耐火度降低不大，温度升高，液相量增加缓慢；使泥料具有结合性和可塑性；使泥料具有结合性和可塑性；干燥后坯体具有一定的强度；干燥后坯体具有一定的强度； 烧成时起矿化剂作用，促进石英转化。烧成时起矿化剂作用，促进石英转化。 为了提高石英的转变程度，减少砖坯烧成时的为了提高石英的转变程度，减少砖坯烧成时的膨胀和松散，以及减少制品的裂纹，还与石英同膨胀和松散，以及减少制品的裂纹，还与石英同时加入氧化铁。加入氧化铁可以显著降低液相出时加入氧化铁。加入氧化铁可以显著降低液相出现的温度和粘度。现的温度和粘度。 加入量90%8/21/202429材料科学与
26、工程学院不同矿化剂对石英转化率的影响不同矿化剂对石英转化率的影响CaO-氟化物氟化物85%66%8/21/202430材料科学与工程学院三、与硅三、与硅砖有关的物系有关的物系 Na2O（K2O）- SiO2 杂质作用杂质作用 Al2O3 - SiO2 杂质作用杂质作用 Na2O(K2O)-A12O3-SiO2 耐火度耐火度 优质硅砖要求：优质硅砖要求：优质硅砖要求：优质硅砖要求： CaO3 （A12O3十十TiO2十十R2O）0.5R R2 2O-AlO-Al2 2OO3 3-SiO-SiO2 2系系系系8/21/202431材料科学与工程学院 B:1%Al2O3, 2%CaO, 97%SiO
27、2B:0.5%Al2O3,2%CaO, 97.5%SiO2三、与硅三、与硅砖有关的物系有关的物系AlAl2 2OO3 3-CaO-SiO-CaO-SiO2 2系系系系8/21/202432材料科学与工程学院2007-5-20 AlAl2 2OO3 3-CaO-SiO-CaO-SiO2 2系系系系 B:1%Al2O3、 2%CaO、 97%SiO2 L1600=(SiO2-B)100%/（SiO2-C）15.3% S1600=(B-C)100%/（SiO2-C）84.5% B:0.5%Al2O3 、2%CaO 、97.5%SiO2 L1600=(SiO2-B)100%/(SiO2C)10.9%
28、S1600=(B-C)100%/（SiO2-C)89.1% 8/21/202433材料科学与工程学院A1A12 2OO3 3对硅砖有严重影响对硅砖有严重影响对硅砖有严重影响对硅砖有严重影响 硅砖在高温下使用，硅石原料中硅砖在高温下使用，硅石原料中硅砖在高温下使用，硅石原料中硅砖在高温下使用，硅石原料中A1A12 2OO3 3杂杂杂杂质是极为有害的。质是极为有害的。质是极为有害的。质是极为有害的。8/21/202434材料科学与工程学院3.2 硅硅砖生生产工工艺 一、原料一、原料分分类类岩石分岩石分类类 显显微微结结构和特征构和特征示例示例结结晶晶硅石硅石脉石英脉石英 石英岩石英岩 变质变质石英
29、岩石英岩 石英砂石英砂晶粒很大，晶粒很大，纯净纯净，转变转变困困难难 晶粒晶粒较较小，小，纯净纯净，中速，中速转变转变 晶粒受地壳晶粒受地壳压压力而力而发发生扭曲，易生扭曲，易转变转变 晶粒晶粒较较大，大，纯纯度不定度不定吉林吉林 本溪本溪 包包头头胶胶结结硅石硅石砂岩砂岩 玉髓玉髓 燧石岩燧石岩以胶以胶结结石英石英为为基基质质的砂岩的砂岩 由玉髓由玉髓组组成成 以玉髓以玉髓为为基基质质武武汉汉 山西山西1 1、硅质原料、硅质原料8/21/202435材料科学与工程学院 2 2、废硅砖、废硅砖、废硅砖、废硅砖：（20%） 降低成本；降低成本； 减少坯体的烧成收缩，降低烧减少坯体的烧成收缩，降低
30、烧 成废品率。成废品率。 3 3、矿化剂：、矿化剂：、矿化剂：、矿化剂：轧铁皮（铁鳞轧铁皮（铁鳞 Fe2O3+FeO90% ，粒度，粒度0.5mm不超过不超过12%， 80%）、平炉渣、硫酸渣、软锰矿等。）、平炉渣、硫酸渣、软锰矿等。 4 4、结合剂：、结合剂：、结合剂：、结合剂：石灰乳、硅酸盐水泥、亚硫酸纸石灰乳、硅酸盐水泥、亚硫酸纸 浆废液。浆废液。8/21/202436材料科学与工程学院 颗粒组成的选择（结合剂少）颗粒组成的选择（结合剂少） 临界粒度临界粒度: :（颗粒大易压碎、转变时体积膨胀大而开裂（颗粒大易压碎、转变时体积膨胀大而开裂. . 临界粒度要小临界粒度要小, ,一般为一般为
31、23mmmm） 临界颗粒为临界颗粒为3mm,3mm,粒度系数粒度系数=0.75-1.00=0.75-1.00时砖体的气孔率、时砖体的气孔率、密度和外观质量最好！密度和外观质量最好！ 细粉数量细粉数量（转变时体积膨胀小、与矿化剂作用及烧结性转变时体积膨胀小、与矿化剂作用及烧结性 增强）增强） 二、生产工艺要点二、生产工艺要点 8/21/202437材料科学与工程学院 成型成型 砖坯体积密度砖坯体积密度2.2-2.3g/cm3 ； 砖模尺寸应缩小（砖模尺寸应缩小（缩尺缩尺缩尺缩尺）；）； 为了保证致密砖体，成型压力应不低于为了保证致密砖体，成型压力应不低于100150MPa。 烧成烧成 废品率高废
32、品率高 SiO2晶型转变，体积变化晶型转变，体积变化 液相量较少（液相量较少（10%）8/21/202438材料科学与工程学院 150 自由水自由水 450500 Ca(OH)2分解，砖坯结合强度分解，砖坯结合强度 550650 -石英石英-石英石英 ，0.88%膨胀，膨胀， 产生显微裂纹；产生显微裂纹； 600700 CaO与与SiO2的固相反应开始，砖坯结的固相反应开始，砖坯结 合强度合强度 2CaO SiO2 -2CaOSiO2 2CaOSiO2SiO22（CaOSiO2） 烧成中主要物理化学变化烧成中主要物理化学变化8/21/202439材料科学与工程学院 10001100 生成固溶体
33、生成固溶体(-CaOSiO2 、 FeOSiO2) -CaOSiO2FeOSiO2CaOSiO2FeOSiO2 1200 与杂质如与杂质如Al2O3、Na2O等作用形成液等作用形成液 相相（810），）， 润湿石英颗粒，润湿石英颗粒，石石 英转变速度英转变速度。 13001350 鳞石英和方石英鳞石英和方石英 13501430 鳞石英鳞石英，方石英方石英8/21/202440材料科学与工程学院烧成曲线的制订烧成曲线的制订烧成曲线的制订烧成曲线的制订 制订原则制订原则制订原则制订原则: : 石英的相变（石英石英的相变（石英,-石英石英 -方石英方石英 -方石英）方石英） 573 1200 300
34、 原料的转变速度（快速转变升温原料的转变速度（快速转变升温） 添加物的数量和性质（液相多升温添加物的数量和性质（液相多升温） 砖块的形状大小（大块及异型升温砖块的形状大小（大块及异型升温） 20600 20 小时（快）小时（快） 6001100 25 小时（最快）小时（最快） 11001300 10 小时小时 13001350 5 小时（慢）小时（慢） 13501430 2 小时（最慢）小时（最慢）晶型转变和体晶型转变和体晶型转变和体晶型转变和体积变化集中在积变化集中在积变化集中在积变化集中在这一阶段这一阶段这一阶段这一阶段, , , ,所以所以所以所以生温速度应逐生温速度应逐生温速度应逐生温
35、速度应逐渐降低渐降低渐降低渐降低, , , ,并能缓并能缓并能缓并能缓慢匀速升温慢匀速升温慢匀速升温慢匀速升温弱还原气氛，使高温阶段温度缓慢均匀上升。弱还原气氛，使高温阶段温度缓慢均匀上升。8/21/202441材料科学与工程学院三、三、 性质性质化学成分化学成分SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaOR2O93-980.5-2.50.3-2.50.2-2.71-1.5矿物组成矿物组成 鳞鳞石英石英 方石英方石英 石英石英 玻璃玻璃质质 8/21/202442材料科学与工程学院8/21/202443材料科学与工程学院高密度高导热硅砖高密度高导热硅砖高密度高导热硅砖高密度高导热硅砖 硅砖相组成：
36、鳞石英、方石英、石英、玻璃相、气孔硅砖相组成：鳞石英、方石英、石英、玻璃相、气孔 提高热导率的途径：鳞石英含量提高热导率的途径：鳞石英含量，气孔率，气孔率 金属氧化物，如金属氧化物，如CuO、Cu2O、TiO2、Fe2O3等等 特殊硅石特殊硅石（Al2O3、R2O低低） 添加含硅的物质，如添加含硅的物质，如SiC、Si3N4、Si等等硅铬砖硅铬砖硅铬砖硅铬砖：抗氧化铁和熔渣侵蚀性强：抗氧化铁和熔渣侵蚀性强 硅锆砖和硅堇青石砖硅锆砖和硅堇青石砖硅锆砖和硅堇青石砖硅锆砖和硅堇青石砖：高热震稳定性：高热震稳定性 硅碳化硅砖硅碳化硅砖硅碳化硅砖硅碳化硅砖：高热震稳定性、耐磨性、热导率：高热震稳定性、耐磨性、热导率 3.3 特种硅特种硅砖热导率热导率8/21/202444材料科学与工程学院 作业作业 影响致密硅砖性能的影响因素有哪些？请举影响致密硅砖性能的影响因素有哪些？请举12个因素，说明原因。个因素，说明原因。 8/21/202445材料科学与工程学院
