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硅砖特点应用及生产工艺介绍

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2021-11-04 09:11:33发布者:admin

硅砖广泛应用于玻璃熔窑。其主要成分是二氧化硅(SiO2),孔隙率小于22%。随着空隙率的增大,硅砖的质量下降。硅砖的外观多为白色晶体,微观构成鳞石英晶体。由于硅砖在高温下会发生晶体转化和体积膨胀,尤其是在180~270℃和573℃左右,晶体转化更加激烈。为此,在窑炉冷修时,应适应硅砖结晶转变,采取松、拉条等措施。硅砖砌体应留有膨胀缝。
硅砖瓦的工作温度比粘土砖高200℃左右,但对玻璃、碱飞物料的侵蚀能力较差,这种情况常用于建造大型钢板、小型窑炉。砌筑时,应使用高硅耐火泥或硅砖粉等接近硅砖成分的物质作为胶结材料

硅砖的特点及应用。
硅砖是以二氧化硅为主要成分,含量超过95%的耐火产品,以石英岩为原料,加入少量矿化剂,高温烧制而成。其矿物组成为石英、方石、高温形成的玻璃质等复相组织。
硅砖是一种酸性耐火材料,对酸性炉渣的侵蚀有很强的抵抗力,但由于碱性炉渣的强烈侵蚀,容易被Al2O3.K20.Na2O等氧化物破坏,对Ca0.Fe0.Fe203等氧化物有很好的抵抗力。
较高的荷载变形温度是硅砖的优良特性,接近鳞石英、方石英熔点(1670℃.1713℃),波动在1640~1680℃之间。
硅砖块再锻烧时,由于残余在砖块中的应时持续转化,将发生不可逆的膨胀。这样可使砌块密封,确保砌块有良好的气密性和结构强度。
硅砖的主要缺点是热震稳定性低(水中热交换约1~4次),其次是耐火性低,一般在(1690-1730℃),使其应用范围受到很大限制。
硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。

硅砖生产过程的操作要点和方法。
在生产硅砖时,在配料中加入废硅砖。
生产硅砖时,常常在原料中添加一定量的废硅砖,以减少产品烧成时的胀大和应力,减少裂纹,提高产量。其添加量与砖的形状和重量有关。重量小于25kg的异形砖可加20%;25kg以上的异形砖可加30%;特殊硅砖可加30%。添加废硅砖时应注意这一问题,添加过多会降低产品的耐火性和机械强度,增加气孔率。因此,废砖的添加量不宜过多。
制造硅砖的结合剂。
制造硅砖的结合剂包括亚硫酸纸浆废液和石灰乳。当使用石灰乳作为结合剂时,它起到塑化剂的作用。石灰乳使砖在干燥过程中增加强度,在烧制过程中成为矿化剂,促进应时转化。
石灰应含有大量活性CaO,未分解的CaCO3和MgCO3不超过5%,Al2O3+Fe2O3+SO2F不超过5%。当含有大颗粒欠烧Ca-CO3和过烧石灰时,产品会产生熔洞,影响产品质量。
配料时,石灰的加入量应转换为CaO,其加入量因产品而异,通常波动为1.52.5%。
例如,生产焦炉硅砖,CaO加入量为2.03.0%;生产电炉顶硅砖,CaO添加量为1.41.75%
硅砖的配料特点。
高品质硅石杂质含量在0.5%以下,分装前用自来水冲洗,确保前期质量。将快转化石英与慢转化石英混合,可使烧成温度降低20℃。在配料过程中,临界粒度从3毫米降低到2毫米,可以增加材料的界面能量,促进应时的转化。
另外,择新的矿化剂对提高产品质量也很重要。目前,大多数生产者在配料中添加的矿化剂仍然是石灰乳和铁鳞。为了提高产品的荷载软化温度,FeO的添加量从2.5%降低到1%以下。如果使用含有碱金属的长石矿物或复合矿化剂,可以取得更好的效果。

硅砖泥料的加料顺序
在湿磨条件下,将各种硅石及废硅砖粉按一定比例加入湿磨机中,在干燥23分钟后,加入亚硫酸浆液、石灰乳、氧化铁粉的混合液,8分钟内搅拌8分钟。
泥浆的混合时间取决于滚轮的重量、滚轮的转数、原料的加入量、原料的硬度、泥浆的颗粒组成和成型方法。与机械成型用泥料相比,特殊砖和手工成型用泥料的混合时间更长。不同泥料的混合时间应由实验确定。
制造硅砖泥料的水分一般为59%,手工成型泥水分为7%9%,机械成型用泥水分为5%
6%。

硅砖是氧化硅耐火材料的主要类型,其中SiO2的质量分数不低于93%。硅砖是典型的酸性耐火砖,对酸性炉渣有很好的抵抗力,对Al2O3、FeO、Fe2O3等氧化物也有很好的抵抗力,但对碱性炉渣的抵抗力较差,容易被CaO、K2O、Na2O等氧化物破坏。硅砖的荷载软化温度高达l640-1680℃,在高温下长期使用体积相对稳定。但是硅砖耐热震性差,耐火性不够高。硅砖的性质,包括化学矿物组成、真密度、体积密度、耐火性、荷载软化温度、高温体积稳定性、耐热震性、耐渣性等,与原料性质、晶型变化状况、制造工艺等诸多因素密切相关。
(1)化学矿物的组成。SiO2在硅砖中的质量分数应大于93%。硅砖中的晶相一般为鳞石英、方石英和少量残留石英,基质为玻璃相。

(2)真密度和体积密度。硅砖的真密度是判断其晶型变化程度的重要标志之一。普通硅砖的真密度小于2.388/cm3,优质硅砖的真密度为2.33-2.34g/cm3。硅为2.65g/cm3。鳞石英化程度越高,烧成硅砖的真密度越小。因此,硅砖的矿物成分可以根据硅砖的真实密度来判断。
硅砖的体积密度与气孔率有关。硅砖的显气孔率一般为17%-25%,体积密度为1.8-1.95g/cm3。硅砖的成型压力越高,体积密度越大。增加体积密度可以提高硅砖的结构强度、导热性和抗渣性。
(3)耐火性。硅砖耐火性低,1670-1730℃。由于SiO2的质量分数.晶型.杂质的种类和数量略有变化,但波动不大。SiO2的质量分数越高。杂质的质量分数越低,耐火性越高。特别是当A12O3、K2O、Na2O的质量分数增加时,硅砖的耐火性降低。总之,硅砖耐火性低,不能满足强化冶炼的要求。

(4)荷载软化温度。硅砖荷载软化温度高,一般为1620-1670℃,接近其耐火性。这主要是由于硅砖的主晶相是由矛头双晶鳞石英形成的网状结构和基质粘度高的玻璃相造成的。硅砖在荷载作用下从开始软化变形到破坏的温度间隔不大,一旦达到软化温度就会迅速破坏,导致荷载软化变形的温度范围很窄。开始软化温度接近其耐火性,这是硅砖的特殊性能。
(5)体积稳定性。硅砖在加热过程中,除了一般的热膨胀外,还会发生晶体变化和体积膨胀。如砖内有未改变的残留石英,在高温下会继续改变成鳞石英或方石英,产生较大的体积膨胀。普通硅砖常温加热至1450℃时,体积膨胀率为1.5%-2.2%,从1450℃冷却至250℃时,体积收缩,最终残留膨胀率为0.1%-0.9%。优质硅砖的残膨胀不超过0.3%-0.4%。

(6)耐热冲击性能:硅砖在温度剧烈变化时,内部结晶急剧变化,体积突然膨胀或收缩,产生较大的内

应力,导致硅砖开裂或剥落。所以硅耐火耐火砖的耐热震性很差,850℃下水冷只有1-2次。而工作温度高于600℃时,由于晶化不发生迅速变化,硅砖的抗热震性更好。
(7)抗渣性能。硅砖作为酸性耐火砖,对酸性、弱酸性炉渣和含有腐蚀性气体的炉气具有很强的耐腐蚀性。对于含有Ciao和FeO的炉渣侵蚀也有一定的抵抗力。由于Si02与CaO、FeO共存时,Si02吸收了一定量的碳酸钙,在高温下产生两种粘度大的液相,不易形成熔滴或渗入耐火砖的孔隙。
尽管硅砖的耐火性能不高,但承载软化温度高、结构强度高、长期使用600℃以上稳定性好、抗酸性渣蚀。所以目前主要用于砌筑玻璃熔窑和焦炉。焦炉炭化室隔墙采用硅砖砌筑,高温稳定性和气密性好,使用寿命可达10-15年。如果使用得当,可达25年以上。硅砖曾被用作酸性转炉的内衬砖。以往,电炉顶、反光炉拱、蓄热室、沉渣室等均多采用硅砖砌筑,已逐步被高铝砖、镁铝砖代替。

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