耐火材料的组成和性质

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• 除上述三个主要方面外液相的性质；如粘度大 小也有影响，而用相图来分析杂质的熔剂用时 注意相图是处于平衡状态，而实际制品制造和 使用是不平衡的，但是仍有较大的实际意义。
• 杂质成分是降低其耐火材料性能，起着有害作 用；同时还具有降低制品（原料）的烧结温度， 处进制品烧结的有利作用，应全面考虑。
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• 矿物组成和化学组成是两个不同概念又互相 联系。
– 化学成分相同，矿物组成不同： C，金刚石，石墨； TiO2，金红石。 Al2O3.SiO2，红柱石，蓝晶石，硅线石； ZnS，纤维锌矿，闪锌矿。
说明化学组成相同，但可成为不同的矿物， 既两个不同的概念。
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• 制品矿物组成取决于制品的化学组成和工艺 条件。
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添加成分
• 在耐火制品中生产，为了处进其高温变化和降低烧结 温度，有时加入少量添加成分，按其目的和作用不同 可分为矿化剂、稳定剂和烧结剂等。除可烧掉成分都 包含在制品的化学组成中。
– 如：硅砖中加入CaO，Fe2O3为矿化剂； 氧化锆制品中加入CaO，Y2O3作稳定剂； 氧化锆制品中为降低烧成温度可加1～2TiO2%等。
• 对耐火材料的要求 : 1、耐高温； 2、耐热冲击； 3、高温荷重； 4、抗侵蚀。
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耐火材料的性质
• 化学矿物组成—化学成分； • 组织结构—气孔率、体积密度、吸水率、真比
重、透气度； • 力学性质—常温耐压强度、高温耐压强度及抗
折强度； • 热学性质—导热率； • 高温工作性质—耐火度、荷重软化点、热震稳
– 氧化物：如SiO2，MgO等； – 元素：如各种形态的碳； – 非氧化物的化合物：SiC。
• 主成分的性质和数量直接决定着制品的性质： 例如镁砖中主成分为MgO，其熔点2800℃， 化学性质为碱性氧化物。
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• 杂质成分的大部分在高温下起着熔剂作用，对 其熔剂作用有两种看法：
• 由于化学反应生成低熔性液相； • 虽然不一定是低熔性的，但在相同温度下生成的液
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• 分析氧化物对SiO2的溶剂作用强弱可以排成如 下顺序： – Na2OAl2O3TiO2Fe2O3… …
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• 比较结果为Al2O3和TiO2与SiO2都有共熔关系：
共熔温度差别不大 Al2O3—SiO2 1545℃ TiO2—SiO2 1550℃； 在1600℃ 0.7%含量时，液相量差别都很大： Al2O3—SiO2系为19% TiO2—SiO2 系为 8% 所以Al2O3对SiO2的熔剂作用比TiO2强。
相量较多。
• 由于溶剂作用，降低制品耐火性能，通常视为 有害成分，既使含量甚微也是不容忽视的。因 此在标准内都有一定的规定。
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• 可从下述三方面来衡量杂质成份溶剂作用的强 弱：
– 系统中开始生成共熔液相温度的高低； – 单位熔剂（杂质）作用生成液相量的多少； – 随温度升高，液相量的增长速度。
• 即共熔液相生成温度愈低，生成液相量愈高， 液相量随温度升高增加速度愈快则杂质成分的 熔剂作用愈强，对制品的耐火性能影响愈大。
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化学组成—主成分与副成分
• 化学组成是构成耐火材料的基础，是耐火制品基本特 征。通常按各成分含量多少和其作用分为两部分。
• 主成分—占绝对多量的基本成分； 副成分—占少量的从属的成分 。
• 原料中伴随的杂质成分； • 工艺过程中加入的添加成分。
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• 主成分是构成制品中耐火基体的成分，是耐火 材料特性的基础。作为主成分可以是 ：
耐火材料的组成和性质
• 耐火材料的化学矿物组成 • 耐火材料的组织结构 • 耐火材料的热学性质和导电性 • 耐火材料的力学性质 • 耐火材料的高温使用性质
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耐火材料的使用环境
• 机械磨损 • 热应力 • 化学反应
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• 耐火材料的工作条件为:高温（1000～ 1800℃）；高温下的物理、化学、机械作用； 温度的急剧变化、热冲击。
定性、抗渣性、高温体积稳定性。
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判定的意义 ：
• 评价制品质量的标准； • 制定和改进生产、检查生产过程是否正确 稳
定的依据； • 正确合理选用耐火材料的重要依据。
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• 实验条件与实际使用条件不完全符合，仍可作 为签定耐火材料质量的有效手段。
• 随科学技术的发展和对耐火材料本身及使用损 毁机理认识的深化，并不断增加检验项目，不 断革新改进其方法和技术.
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耐火材料的化学矿物组成
• 耐火材料不是一种均匀的物质组成的，而是一 种人工制成的非均质的人造岩石。
• 其化学组成、组织结构以及所形成各种结晶形 状，大小，数量及分布情况差别很大，这些差 别直接影响到耐火材料的基本特性
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• 为了掌握耐火材料的本质必从下述三个方面来 理解耐火材料：
– 构成耐火材料的化学组成； – 化学组成是以何种结合状态存在的矿物组成； – 这些矿物组成集合构成何种微观组织结构。
– 例：镁质制品主要成分MgO，矿物成分为方镁石； 杂质成分SiO2，CaO，Fe2O3，Al2O3。 又根据杂质成分中CaO/SiO2分子比： 1 1 1.5 >2 M2S CMS C3MS2 C2S
– 杂质成分中MgO与Fe2O3和Al2O3分别形成：MF，MA,表明 知道化学组成可估计其矿物组成，即又相互联系。
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测定化学成分的作用
• 1、初步判定制品的基本化学特性。
• 例： 制品 主成分 化学特性 硅砖 SiO2 酸性耐火材料 镁砖 MgO 碱性耐火材料 炭砖 C 中性耐火材料
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测定化学成分的Biblioteka 用• 2、判断原料的纯度，作为选取原料和制 定工艺过程的依据。
• 作为选取原料和制定工艺过程的依据，检查工艺操 作过程，寻找发生某些问题的原因。耐火材料通常 测定的氧化物Al2O3，SiO2，Fe2O3，CaO，MgO， TiO2，R2O及灼烧减量。 特殊制品或原料根据要求加以分析。
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• 灼烧减量（简称灼减） —表征原料加热分解的气态产物（如H2O， CO2等）
和 有机物含量的多少。
• 测灼减意义在于：判断原料加热过程中是否需 要预先对其进行煅烧，是否原料体积稳定。
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矿物组成
• 耐火制品是矿物的组成体，制品的性质是其 组成矿物和微观结构的综合反映。单纯从化学 组成出发分析问题不够全面。应进一步观察其 化学矿物组成。