第三章硅酸铝系耐火材料硅质耐火材料
冶金行业耐火材料介绍
冶金行业耐火材料介绍冶金行业是制造和加工金属材料的重要行业，其中涉及到高温、高压等极端条件下的工艺过程。
在这些工艺过程中，耐火材料扮演着重要的角色，其质量和性能直接影响到生产工艺和产品质量。
以下是一些常见的冶金行业耐火材料的介绍。
1.碳化硅陶瓷（SiC）：碳化硅陶瓷是一种重要的高温耐火材料，在冶金行业应用广泛。
它具有高熔点、高抗氧化性、高抗侵蚀性和优异的机械强度。
碳化硅陶瓷可用于电炉炉衬、炉墙和高温容器等部件。
2.高铝耐火材料：高铝耐火材料是由铝矾土和高岭土等粘结剂加入适量膨胀剂烧制而成。
它具有高抗压强度、高抗侵蚀性和耐高温性能。
高铝耐火材料可用于电炉、转炉、钢包、坩埚和电解槽等冶金设备的内衬。
3.镁铝质耐火材料：镁铝质耐火材料由质量比例适当的氧化镁和氧化铝混合烧结而成。
它具有优异的抗高温性能、抗侵蚀性能和热震稳定性。
镁铝质耐火材料广泛应用于冶金行业中的炉墙、炉顶和闭口等部位。
4.硅酸质耐火材料：硅酸质耐火材料由硅酸铝、硅质等原料经过研磨、混合、成型和煅烧而成。
它具有优异的抗热震性、抗侵蚀性和耐高温性能。
硅酸质耐火材料可用于冶金行业中的炉衬、炉顶和坩埚等部位。
5.硅酸锆陶瓷（ZrSiO4）：硅酸锆陶瓷是一种高纯度、高温稳定性和抗侵蚀性能的耐火材料。
它广泛应用于铸造和冶金行业中的炉膛、坩埚和燃烧器等高温装置。
6.铝镁碳砖：铝镁碳砖是一种高性能耐火材料，由高纯度氧化铝、氧化镁和碳素材料等组成。
它具有优异的抗热震性、抗侵蚀性和耐高温性能。
铝镁碳砖可广泛应用于铁炉、转炉和电炉等冶金设备中。
除了上述耐火材料，冶金行业还涉及到其他一些耐火材料的应用，如鳞片石墨、耐火砖和高温浇筑料等。
这些耐火材料在冶金行业中扮演着重要的角色，保障了生产工艺的稳定性和产品质量的提高。
需要注意的是，不同的冶金工艺和设备需要使用不同类型的耐火材料，对材料的性能和质量要求也不同。
因此，在实际应用中，需要根据具体的工艺要求选择合适的耐火材料，并进行合理的维护和保养，以延长其使用寿命和提高生产效益。
硅酸铝质耐火材料介绍
硅酸铝质耐火材料介绍1. 硅酸铝质耐火材料的定义硅酸铝质耐火材料是一种由硅酸铝矿物为主要原料制成的耐火材料。
它具有优异的耐高温、耐腐蚀和耐热震性能，广泛用于各种高温工业领域。
2. 硅酸铝质耐火材料的主要特性硅酸铝质耐火材料具有以下主要特性：•耐高温：硅酸铝质耐火材料可以在高达1800°C的高温环境下保持稳定的性能，不发生软化和熔化。
•耐腐蚀：硅酸铝质耐火材料可以抵御各种酸、碱和溶解金属的侵蚀，适用于酸性、碱性和中性介质的工作环境。
•耐热震性：硅酸铝质耐火材料具有良好的热震稳定性，即在急剧变温的情况下，能够保持较高的强度和稳定性，不易发生开裂和损坏。
•体积稳定性：硅酸铝质耐火材料在高温环境中，不易发生体积膨胀和收缩，保持稳定的尺寸和形状。
•良好的导热性：硅酸铝质耐火材料具有良好的导热性能，可以快速将热量传导到其他部分，提高热设备的效率。
3. 硅酸铝质耐火材料的应用领域硅酸铝质耐火材料广泛应用于以下领域：硅酸铝质耐火材料在炼铁和炼钢行业中用于高炉、转炉、电炉等高温设备的内衬和炉壁。
它能够抵御高温和腐蚀性气体的侵蚀，保证炉内的稳定运行。
3.2 水泥制造业硅酸铝质耐火材料在水泥窑、熟料窑和煤粉窑等水泥制造设备中广泛应用。
它能够承受高温和碱性物质的侵蚀，在水泥生产过程中起到关键的保护作用。
硅酸铝质耐火材料在炼油和化工行业中用于石油炼制设备、催化裂化装置、加氢装置等高温设备的内衬和反应器。
它能够抵御酸性和腐蚀性介质的侵蚀，保证设备的稳定和安全运行。
3.4 火力发电行业硅酸铝质耐火材料在火力发电行业中用于锅炉、炉膛和烟道等高温设备的耐火衬里。
它能够承受高温和烟气腐蚀，提高锅炉的热效率和运行稳定性。
4. 硅酸铝质耐火材料的制备工艺硅酸铝质耐火材料的制备工艺主要包括原料选取、混合、成型、烘干和烧结等步骤。
原料选取：选择高质量的硅酸铝矿石作为主要原料，控制矿石中的杂质含量，如氧化铁和钙镁等。
混合：将硅酸铝矿石与适量的粘结剂和其他添加剂进行混合，以提高耐火材料的成形性和性能稳定性。
硅酸铝系耐火材料硅质耐火材料课件
VS
详细描述
高炉内衬需要承受高温、高压和化学侵蚀 等恶劣条件，因此需要选用具有良好耐火 性能和结构强度的硅质耐火材料。常见的 硅质耐火材料包括硅砖、硅质捣打料等。 在施工时，需要严格控制砌筑质量，确保 内衬的尺寸精度和表面平整度，同时采取 适当的维护措施，延长内衬的使用寿命。
案例二：连铸中间包内衬的选用及施工方法
良好的抗热震性能
硅质耐火材料具有较好的抗热 震性能，能在温度急变的情况 下保持稳定性。
良好的机械性能
硅质耐火材料具有较高的密度 和硬度，耐磨、耐压性能良好
。
硅质耐火材料的应用场景
高炉内衬
硅质耐火材料因其高温稳定性、化学 稳定性和良好的抗热震性能，广泛应 用于高炉内衬。
玻璃窑炉
玻璃窑炉内衬需要抵抗高温和化学侵 蚀，硅质耐火材料是常用的材料之一 。
采用清洁能源
在硅质耐火材料生产过程中，应 尽量采用清洁能源，如电力、天 然气等，以减少燃煤和燃油的使
用，从而降低污染物排放。
优化生产工艺
通过技术改造和升级，优化硅质耐 火材料的生产工艺，提高设备的能 源利用效率，减少能源浪费和排放 。
废弃物资源化利用
对于硅质耐火材料生产过程中产生 的废渣和废气，应进行资源化利用 ，如回收废渣制作建筑材料、废气 回收再利用等。
等方面的不同需求。技术创新能够开发出适应市场需求的新产品，提高
企业的市场竞争力。
硅质耐火材料的研发方向
提高热学性能
研发新型的硅质耐火材料，提高其热学性能，如热导率、热膨胀系 数等，以满足高温工业炉窑对材料的高温适应性要求。
提高抗腐蚀性能
针对化工、钢铁等领域的高温、高压、强腐蚀等极端环境，研发具 有优异抗腐蚀性能的硅质耐火材料。
硅酸铝纤维耐火材料的特性以及应用
硅酸铝纤维，又称陶瓷纤维，是一种新型轻质耐火材料。
熟料为原料，通过电阻或电弧炉熔炼，吹成纤维生产工艺。
该材料具有重量轻、耐高温、热稳定性、导热率低、热容量小、机械振动性好、加热、保温性能好、膨胀性好，通过特殊处理制成的铝硅酸盐纤维板、硅酸铝纤维毡、硅酸铝纤维毡、硅酸铝纤维毡制品。
模型密封材料具有导热系数低、耐高温、重量轻、使用寿命长、抗拉强度高、弹性好、无毒性等特点，是新型材料代替石棉，广泛应用于冶金、电力、机械、化工等行业的保温隔热。
技术特点：低导热系数，低热容量热稳定性和抗热震性抗压强度高，韧性好、耐腐蚀性能优异、优良的加工性能。
复合硅酸铝镁保温材料是以坡缕石、海泡石、膨润土、陶瓷纤维等。
以机械材料为主要原料。
复合保温材料是铝镁硅酸盐PH值在9以上是碱性材料，钢铁和有色金属材料的腐蚀。
该复合硅酸铝镁保温材料密度：优等品等于或小于180kg/m3一等品小于或等于220公斤/立方米的国家建筑材料测试中心检测产品350℃导热系数在0.080—0.082之间（导热系数350℃国际标准/ t17371规定是0.11），所以在高温隔热材料具有更大的优势。
在相同条件下，类似的材料厚度市场硅酸镁铝保温材料可以是3 - 20%。
保温性能，特别是高温和优异的热性能，保温层厚度减小，同时也减少了土地。
复合硅酸盐板即指复合硅酸盐(镁)保温材料，是一种新型的复合硅酸盐保温防火材料，具有海泡石、硅酸铝石棉纤维为原料，多种无机矿物填料的高光，原纤化、保温性能好、耐高温、吸声、重量轻、抗振、综合成本低，节省室内空间，属于高新技术产品。
泡沫玻璃是用破碎的玻璃、发泡剂、改性剂和发泡剂。
经过精细粉碎和均匀混合后，在高温下熔融、发泡、退火等无机非金属材料。
它是由大量的2毫米直径1毫米。
这声音超过50%的开孔泡沫吸声泡沫玻璃，超过75%的闭孔泡沫隔热泡沫玻璃，产品的密度是160-220千克/立方米可根据使用要求，通过生产技术参数的变化调整。
窑炉设计
窑炉分类：连续式和间歇式连续式的主要是隧道窑，间歇式的有倒焰窑耐火材料分类：1、硅质和硅酸铝质耐火材料有粘土砖含氧化铝30-40%，氧化硅50-65%少量碱金属氧化物。
半硅砖氧化铝少于30%，氧化硅大于65%。
高铝砖氧化铝46%以上，其耐火温度和荷重软化点比粘土砖高，化学稳定性好，但热稳定性低。
硅砖含氧化硅93%以上。
刚玉砖。
2、镁质和锆质有镁硅砖、镁砖、镁铝砖、含锆耐火材料有锆石英砖等。
3、碳化硅耐火材料耐火材料的性能指标：1、耐火度：指材料在高温下抵抗熔化的性能。
2、荷重软化点：指耐火材料在一定压强下加热，发生一定变形和坍塌的温度。
3、热稳定性：4、化学稳定性：5、高温体积稳定性（尺寸稳定性）：燃料的燃烧：隧道结构包括四个部分：1、窑体：由窑墙、窑顶和窑车衬砖围成码烧坯体的空间。
是传热和坯体进行物化反应的主要场地。
2、窑内输送设备：一般是窑车，还有输送带、推板等，轻型窑车隧道窑是发展方向。
3、燃烧设备：4、通风设备：使窑内的气流按一定的方向流动，并维持窑内温度、气氛、压力制度。
隧道窑的基本原理、传热技术、气体流动：1、原理：包括燃料燃烧、气体力学、传热。
隧道窑内的气体流动：（一）各种压头对气体流动的影响：几何压头、静压头、动压头、阻力损失压头。
（二）料垛码法对流速流量的影响：2、隧道窑内的传热：方式有三：导热、对流传热、热辐射。
（计算）主要是燃烧产物的气体辐射传热和强制对流传热，与电热窑炉的传热方式不同。
3、烧成制度：包括压力制度、气氛制度、温度制度。
烧成阶段：4、隧道窑炉的改善措施：电热窑炉的优缺点：不需要燃烧设备、通风设备，结构简单、加热空间紧凑、空间热强度较高，热效率高、制品不受烟气和灰影响，温度便于精确控制，产品质量好。
电热元件一般要有保护气氛，元件消耗大，设备昂贵。
电阻炉分类：采用电热元件将电能转换成热能以加热工件的设备（一）间歇操作电阻炉：箱式、井式（立式）（二）半连续操作电阻炉：钟罩式、台车式（三）连续操作：窑车式电热隧道窑、传送带式电阻炉电热体材料满足条件和性质：1、发热温度满足工要求。
耐火材料资料整理
1.2.2 按化学矿物组成分类此种分类法能够很直接地表征各种耐火材料的基本组成和特性，在生产、使用、科研上是常见的分类法，具有较强的实际应用意义。
（1）硅质耐火材料含SiO2在90%以上的材料通常称为硅质耐火材料，主要包括硅砖及熔融石英制品。
硅砖以硅石为主要原料生产，其SiO2含量一般不低于93%，主要矿物组成为磷石英和方石英，主要用于焦炉和玻璃窑炉等热工设备的构筑。
熔融石英制品以熔融石英为主要原料生产，其主要矿物组成为石英玻璃，由于石英玻璃的膨胀系数很小，因此熔融石英制品具有优良的抗热冲击能力。
如熔融石英质浸入式水口用于炼钢连铸中，具有较好的使用效果。
（2）硅酸铝质耐火材料此类材料通常亦称为硅铝质（或铝硅质）材料，在耐火材料领域中是用量最大、用途最广的类别，此类材料的应用范围几乎覆盖所有的工业窑炉，故亦可认为是最基本的耐火材料。
硅酸铝质耐火材料的主要化学成分为Al2O3和SiO2以及少量杂质，主要矿物成分随着含Al2O3量的不同分别为莫来石（3Al2O3•2SiO2）、刚玉（α- Al2O3）和莫来石、方石英。
按含Al2O3量的不同分为：○z半硅质耐火材料：Al2O3含量为15-30%;z 粘土质耐火材料：Al2O3含量为30-48%;z 高铝质耐火材料：Al2O3含量大于48%。
（3）镁质耐火材料镁质耐火材料是指以镁砂为主要原料，以方镁石为主晶相，MgO 含量大于80%的碱性耐火材料。
通常依其化学组成不同分为：z 镁质制品：MgO含量≥87%，主要矿物为方镁石；z 镁铝质制品：含MgO >75%，Al2O3一般为7-8%，主要矿物成分为方镁石和镁铝尖晶石（MgO•Al2O3）；z 镁铬质制品：含MgO>60% ，Cr2O3一般在20%以下，主要矿物成分为方镁石和铬尖晶石;z 镁橄榄石质及镁硅质制品：此种镁质材料中除含有主成分MgO外，第二化学成分为SiO2。
镁橄榄石砖比镁硅砖含有更多的SiO2，前者的主要矿物成分为镁橄榄石和方镁石，后者的主要矿物为方镁石和镁橄榄石；z 镁钙质制品：此种镁质材料中含有一定量的CaO,主要矿物成分除方镁石外还含有一定量的硅酸二钙（2 CaO•SiO2）。
冶金设备_1耐火及保温材料
1 耐火及保温材料【本章重点】（1）耐火的热工性能（2）常用耐火材料——硅制、硅酸铝制和镁制耐火材料返回【本章难点】（1）Al2O3——SiO2二元系相图根据Al2O3——SiO2二元系相图，随着t的变化找到两个共晶点（1540℃和1810℃）和三个平衡固相（方石英、莫来石、刚玉），从而分析硅酸铝制耐火材料的热工特性。
（2）挂渣在火法冶金生产过程中，许多的冶金炉如鼓风炉、烟化炉、闪速炉以及转炉和电炉等都有金属质水套或水箱作为其水冷保护层，有些金属构件在水冷的同时进行挂渣保护，还有一些转炉（窑）的耐火砖内衬，进行热挂渣保护。
这些措施均可延长炉衬的使用寿命。
根据挂渣机理、挂渣的成分分析其在护炉过程中特点。
返回【主要内容】1.1 概述耐火材料是指耐火度不低于1580℃的无机非金属材料，它在一定程度上可以抵抗温度骤变和炉渣侵蚀，并能承受高温荷重。
应用冶金工业所用耐火材料占其生产总量的60~70%；冶金炉是大量优质耐火材料的消耗者。
要求耐火材料在高温设备中受高温条件的物理化学浸蚀和机械破坏作用，所以耐火材料的性能应满足如下要求：⑴.耐火度高在1000~1800℃之间，耐火材料应具有在高温作用下不易熔化的性能。
⑵.高温结构耐火材料在受到炉子砌体的荷重下或其他机械震动下不发生软化变形和坍塌。
⑶.热稳定性冶金炉和其他工业窑炉在操作过程中由于温度骤变引起各部分温度不均匀，砌体内会产生应力而使材料破裂和剥落；因此，耐火材料应具有抵抗这种破损的能力。
⑷.抗渣蚀性具有抵抗高温化学腐蚀的能力。
⑸.高温体积冶金炉在长期高温使用中，炉砖内部由于晶形转变会产生不可恢复的体积收缩或膨胀，造成砌体的破坏；因此，耐火材料必须在高温下体积稳定。
⑹.外形尺寸砌体的砖缝虽用耐火泥填充，但密度和强度均比制品差，因此砖缝愈小愈好，耐火制品不能有大的扭曲、缺角、溶洞和裂纹等缺陷，尺寸公差要合乎规定要求。
1.2 耐火材料的分类、组成及性质耐火材料的种类很多，除轻质耐火材料（绝热材料）外，所有耐火材料可根据不同特点进行如下分类。
硅酸铝质矿物原料资料
Al2O3-SiO2系耐火材料的分类和主要矿物组成
制品名称 硅质 半硅质 粘土
Al2O3含量，%
主要矿相
≥93（SiO2） 15~30
鳞石英、方石英、残余石英、玻璃相 石英变体、莫来石、玻璃体
30~46
莫来石（~50%）、石英变体、玻璃体
2、品种：蜡石砖、蜡石-碳化硅砖 3、应用：铁水包、盛钢桶衬砖、焦炉凉焦台等 4、主要特点：
1）具有不太大的膨胀性，这种微量膨胀有利于提高 砌体的整体性，减弱熔渣沿砖缝对砌体的侵蚀；
2）当高温熔渣与砖面接触后发生反应，在砖面形成一 层粘度很大的釉状物质，阻止了熔渣向砖内的渗透，提 高了抗渣侵蚀能力且不挂渣。
叶蜡石 60-90% 水铝石5-40% 高岭石70% 叶蜡石20%
叶蜡石 70-80%
叶蜡石 80-90%
矿物组成
次要矿物
石英、玉 髓和高岭 石5-10%
石英和玉 髓5%
水云母和 石英510%
玉髓、石 英、火山 灰20-25% 黄铁矿、
褐铁矿 5-10%
微量矿物
褐铁矿、黄 铁矿板钛矿
褐铁矿,金红 石蓝晶石,石
3、种类：
根据矿物组成，将蜡石分为铝质蜡石（包括高岭石质蜡 石和水铝石质蜡石）、叶蜡石质蜡石和硅质蜡石。
有些分成五大类：叶蜡石、水铝石叶蜡石、高岭石叶蜡 石、凝灰质叶蜡石、含铁叶蜡石。
叶蜡石矿石自然类型
自然类 型
叶蜡石
水铝石 叶蜡石
高岭石 叶蜡石
凝灰质 叶蜡石
含铁叶 蜡石
主要矿物
叶蜡石 90-95%
从热膨胀变化曲线看，体积稳定。基于以上的性质， 可以用其生料制成不烧砖直接使用。
有关耐火材料的种类及用途
耐火材料的种类及用途导读：耐火材料品种繁多，用途广泛，其分类方法多种多样。
常用的有以下几种。
步骤/方法耐火材料按化学矿物组成可以分为8类：1、硅质材料。
2、硅酸铝质材料。
3、镁质材料。
4...耐火材料品种繁多，用途广泛，其分类方法多种多样。
常用的有以下几种。
耐火材料按化学矿物组成可以分为8类：1、硅质材料。
2、硅酸铝质材料。
3、镁质材料。
4、白云石质材料。
5、鉻质材料。
6、炭质材料。
7、锆质材料。
8、特种耐火材料。
1.耐火材料按化学特性可以分为3类：1、酸性耐火材料。
2、中性耐火材料。
3、碱性耐火材料。
2.耐火材料按耐火度可以分为3类：1、普通耐火材料，耐火度为1580-1770度。
2、高级耐火材料，耐火度为1770-2000度。
3、特级耐火材料，耐火度高于2000度。
3.耐火材料按成型工艺分类可以分为7类：1、天然岩石加工成型。
2、压制成型耐火材料。
3、浇注成型耐火材料。
4、可塑成型耐火材料。
5、捣打成型耐火材料。
6、喷射成型耐火材料。
7、挤出成型耐火材料。
4.耐火材料按热处理方式可以分为4类：1、烧成砖。
2、不烧砖。
3、不定型耐火材料。
4、熔融（铸）制品。
5.耐火材料按形状和尺寸可以分为5类：1、标型制品。
2、普型制品。
3、异性制品。
4、特型制品。
5、其他，如坩埚、皿、管等。
6.耐火材料按用途可以分为：1、钢铁行业用耐火材料。
2、有色金属行业用耐火材料。
3、石化行业耐火材料。
4、硅酸盐行业（玻璃窑、水泥窑、陶瓷窑等）用耐火材料。
5、电力行业（发电锅炉）用耐火材料。
6、废物焚烧熔融炉用耐火材料。
7、其他行业用耐火材料。
……耐火材料品种繁多，用途广泛，其分类方法多种多样。
常用的有以下几种。
1.耐火材料按化学矿物组成可以分为8类：1、硅质材料。
2、硅酸铝质材料。
3、镁质材料。
4、白云石质材料。
5、鉻质材料。
6、炭质材料。
7、锆质材料。
8、特种耐火材料。
2.耐火材料按化学特性可以分为3类：1、酸性耐火材料。
第五章硅质、硅酸铝质及刚玉质耐火材料讲解
第五章硅质、硅酸铝质及刚玉质耐火材料Al2O3－SiO2系耐火材料可分为硅质、硅酸铝质及刚玉质三大类。
硅质耐火材料是指SiO2含量在93％以上的耐火制品。
硅酸铝质耐火材料是以A12O3和SiO2为基本化学组成的耐火材料，其主晶相是刚玉或莫来石，根据Al2O3含量的高低，硅酸铝质耐火材料又可以分为以下三类：半硅质制品，Al2O3含量为15％～30%；粘土质制品，Al2O3含量为30％～48％；高铝质制品，Al2O3含量>48％（用天然高铝料生产的一般低于90％）。
由于在高铝砖的组成中有一个稳定的化合物——莫来石，用人工方法可制造出接近理论组成的莫来石矿物相，因此在高铝质耐火材料中又单列出莫来石制品，其Al2O3含量为68％～95％。
刚玉质耐火材料是Al2O3含量在95％以上的耐火制品，其主晶相是刚玉。
目前，硅质、硅酸铝质及刚玉质耐火材料广泛应用于冶金、玻璃、水泥、石油化工等工业生产领域所用热工设备的内衬结构材料。
第一节硅质耐火材料硅质耐火材料是以二氧化硅（SiO2）为主要成分的耐火制品，包括硅砖、特种硅砖及熔融石英陶瓷制品。
硅质耐火制品的典型代表是硅砖，它是以石英岩为原料，加入少量矿化剂，在高温下烧成后制得的。
其SiO2含量大于93％，矿物组成为鳞石英、方石英、少量残余石英和玻璃相。
硅砖的主要优点是：具有较高的高温强度，荷重软化开始温度高（在1640～1680 ℃间波动），几乎与其耐火度接近，接近鳞石英、方石英的熔点(分别为1670 ℃和1713 ℃)；加热时有一定的体积膨胀，其残余膨胀保证了砌筑体有良好的气密性和结构强度。
硅砖的最大缺点是抗热震性低，其次是耐火度不高（仅为1690～1730 ℃），这限制了其广泛应用。
硅质制品属于酸性耐火材料，对酸性炉渣抵抗力强，但受碱性渣强烈侵蚀，易被含Al2O3、K2O、Na2O等氧化物作用而破坏，对CaO、FeO、Fe2O3等氧化物有良好的抵抗能力。
目前，硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、高炉热风炉以及其他热工设备。
第三章 硅酸铝及刚玉质耐火材料
第一节 硅酸铝质耐火材料生产的理论基础
1.2 三元系统
在天然原料中，均含有5～6种常见的杂质氧化物，主要有：TiO2、 Fe2O3、CaO、MgO、R2O等。这些成分均起熔剂作用，降低熔液的生成温度 及其粘度，增大液相的生成量，提高熔液对固相的溶解速度和溶解数量。
K2O－SiO2－Al2O3三元系统 三 元 系 统 Na2O－SiO2－Al2O3三元系统 Fe2O3－SiO2－Al2O3三元系统 Ti2O－SiO2－Al2O3三元系统
图 3-2 Al2O3-SiO2-K2O三元相平衡图
图 3-3 Al2O3-SiO2-Fe2O3三元相平衡图
第一节 硅酸铝质耐火材料生产的理论基础
图 3-4 Al2O3-SiO2-TiO2相平衡图
第一节 硅酸铝质耐火材料生产的理论基础
在该系统中，当Na2O含量为1％，组成点在莫来石初晶区内时，其始熔
可塑性：物料受外力作用后发生形变而不破裂，在所施加使其形变的外力撤除 后，变形的形态仍保留而不恢复原状，这种性质称为可塑性。 粘土的可塑性通常用塑性指数和塑性指标来表示．塑性指数是以形成可塑 状态时的水分上限和下限之差来衡量可塑性强弱的间接指数值。 结合性：是粘土对非塑性材料的粘结能力，即使成型后的坯体能保持其形状和 具有一定的机械强度能力。一般而言，粘土的分散性越高，比表面积越大，其 结合性也越强。但还取决于粘土矿物的种类、组成、特性和颗粒组成。
第三章
硅酸铝及刚玉质耐火材料Leabharlann 硅酸铝耐火纤维毡第三章
硅酸铝及刚玉质耐火材料
刚玉质耐火制品
第三章
硅酸铝及刚玉质耐火材料
1 硅酸铝质耐火材料生产的理论基础
2 3 4 5 粘土质耐火材料
半硅质耐火材料
耐火材料基本知识
第一章耐火材料基本知识1．什么是耐火材料耐火材料一般是指耐火度在1580℃以上的无机非金属材料;它包括天然矿石及按照一定的目的要求经过一定的工艺制成的各种产品;具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性,是各种高温设备必需的材料;2．耐火材料是怎样分类的耐火材料的分类方法有很多;但主要的有按化学成分划分：可以分为酸性、碱性和中性；按耐火度划分：可以分为普通耐火材料1580—1770~C、高级耐火材料1770—2000℃、特级耐火材料2000~C以上和超级耐火材料大于3000~C四大类；按加工制造工艺划分：可分为烧成制品、熔铸制品、不烧制品；按用途划分：可分为高炉用、平炉用、转炉用、连铸用、玻璃窑用、水泥窑用耐火材料等；按外观划分：可分为耐火制品、耐火泥、不定形耐火材料；按形状和尺寸划分可分为：标型、普型、异型、特型和超特型制品；按成型工艺划分：可分为天然岩石切锯、泥浆浇注、可塑成型、半干成型和振动、捣打、熔铸成型等制品；按化学一矿物组成划分：可分为硅酸铝质粘土砖、高铝砖、半硅砖、硅质硅砖、熔融石英烧制品、镁质镁砖、镁铝砖、镁铬砖；碳质碳砖、石墨砖、白云石质、锆英石质、特殊耐火材料制品高纯氧化物制品、难熔化合物制品和高温复合材料;5．经常使用的耐火材料有哪些耐火材料一般使用在冶金、玻璃、水泥、陶瓷、机械热加工、石油化工、动力和国防等工业部门;经常使用的普通耐火材料有硅砖、半硅砖、粘土砖、高铝砖、镁砖等; ·经常使用的特殊耐火材料有AZS砖、刚玉砖、直接结合镁铬砖、碳化硅砖、氮化硅结合碳化硅砖,氮化物、硅化物、硫化物、硼化物、碳化物等非氧化物耐火材料；氧化钙、氧化铬、氧化铝、氧化镁、氧化铍等耐火材料;经常使用的隔热耐火材料有硅藻土制品、石棉制品、绝热板等;经常使用的不定形耐火材料有补炉料、耐火捣打料、耐火浇注料、耐火可塑料、耐火泥、耐火喷补料、耐火投射料、耐火涂料、轻质耐火浇注料、炮泥等;6．制造普通耐火材料的工艺是什么制造普通耐火材料的生产工艺一般包括原料的煅烧、原料的拣选、破粉碎,配料、混合、困料、成型、干燥、烧成等工序;但目前的耐火材料厂往往是购进煅烧好的熟料,所以原料的煅烧已不再是普通耐火材料生产厂考虑的问题;7．耐火材料应该具备什么条件耐火材料应具有高的耐火度、良好的荷重软化温度、高温体积稳定性、热震稳定性及良好的抗渣性;此外,还要求耐火材料具有一定的耐磨性;对于耐火制品,除上述要求外,还要求其外形规整,尺寸准确;对某些特殊领域使用的耐火材料,还要求其具有一些特殊性能,如透气性、导热性、导电性和硬度等;但到目前为止,还没有能同时满足上述所有性能要求的耐火材料,因此在使用耐火材料时,要根据使用条件来选择;8．什么叫酸性耐火材料酸性耐火材料通常指SiO2含量大于93％的耐火材料,它的主要特点是在高温下能抵抗酸性渣的侵蚀,但易于与碱性熔渣起反应;酸性耐火材料主要有石英玻璃制品,熔融石英再结合制品,硅砖及不定形硅质耐火材料;半硅质耐火材料一般也归于此类;至于粘土质耐火材料,也有将其划归此类,称之为半酸性或弱酸性耐火材料的;还有将锆英石质耐火材料和碳化硅质耐火材料作特殊酸性耐火材料也划归此类的;9．什么叫碱性耐火材料碱性耐火材料一般指以氧化镁或氧化镁和氧化钙为主要成分的耐火材料;这类耐火材料的耐火度都较高,抵抗碱性渣的能力强;碱性耐火材料主要用于碱性炼钢炉及有色金属冶炼炉,水泥工业也常常使用该类材料;其主要产品有镁质、镁铬质、镁橄榄石质、镁铝质、白云石质和石灰质等耐火材料;其中镁质、白云石质和石灰石质属强碱性,铬镁质和镁铬质、镁橄榄石质和尖晶石质属弱碱性;10．什么叫硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料是指以SiO2—A12O3为主要成分的耐火材料,按其Al2O3含量的多少可以分为半硅质A12O315—30％,粘土质A12O330—48％,高铝质A1203大于48％三类;这三类材料一般以叶蜡石、硅质粘土、耐火粘土和高铝矾土为主要原料, 其产品品种多,使用范围广,在耐火材料生产中占有较大的比重;第三章原料的加工及防尘第一节原料加工的一般概念及加工用设备124．什么叫原料加2127原料加工包括哪些工序原料加工就是将进到工厂的各种形状和尺寸的原料包括生矿石和熟料加工成所需的粒度,并剔除混入原料中的杂质以供制备砖坯使用;原料加工包括：原料拣选、破碎、粉碎、细磨和筛分; 125．进厂原料为什么要进行拣选对进厂原料进行拣选的目的主要有两个：1选出夹杂在原料中的杂物、欠烧料、未烧尽的燃料以及熔瘤块等；2根据原料的外观特征进行分级堆放,以便于管理和使用;126．什么是破粉碎其目的是什么用机械方法或其他方法对大块原料施以外力,使之碎裂成小块或细粉的过程叫原料的破粉碎;通常采用二级或三级破粉碎;即破碎——物料块度从250—300mm破碎到40—50mm；粉碎——物料块度从40—50mm粉碎至4—5mm；细磨——物料粒度从4—5mm细磨至小于0．088mm;破粉碎的目的在于将块状原料制备成具有一定颗粒组成的颗粒料和细粉,以便使不同组成的粉料配制及混合均匀；增加原料的比表面积,提高其物理化学反应的速度;127．影响破粉碎的因素有哪些·影响破粉碎的因素有两方面：一方面与原料本身的结构特性——强度、硬度、组织均匀性、解理、可塑性等有关；另一方面与所用设备的特性、矿石原料的块度和破粉碎产物的粒度要求有密切关系;通常破碎比值物料粉碎前的平均直径与粉碎后的物料平均直径之比越大,机械的生产能力越低;128．破粉碎流程有几类各有什么特点破粉碎流程通常有两类,即开流式和闭流式;开流式的优点是流程简单,原料只通过粉碎机一次;缺点是动力消耗大、生产效率低,且产生细粉过多,不利于提高制品的质量;闭流式虽没有以上缺点,但流程复杂,需要较多的附属设备;其优点是粉碎效率较高,易于达到颗料度的要求;通常原料的破碎采用开流式,而粉碎采用闭流式循环粉碎;目前,各地耐火厂普遍采用的是单机闭流式或多机闭流式;前者适用于产品种类多的中、小型工厂,后者适用于大批量、稳定的产品生产;129．选择破粉碎设备的依据是什么原料的破粉碎设备种类很多,选用该设备时一般应依据以下几点来选择;1生产率的大小,；即生产量的要求和设备的生产能力；2机械的能量消耗；3被破碎物料的物理性能,即物料的硬度、强度和块度大小；4物料被粉碎后的要求,即颗粒度及颗粒形状；5防尘条件;如颚式破碎机适于破碎硬质原料粘土熟料、硅石或镁石等；而锤式破碎机和笼磨机只适于半硬质物料如可塑性差的结合粘土及软质物料;130．破碎设备有几种其工作原理是什么各有什么特点按其结构特征或工作原理的不同,破碎设备可分为以下几类：1颚式破碎机其工作原理是靠活动颚板对固定颚板作周期性的往复运动,对物料产生挤压、劈裂、折断作用而破碎的;该设备构造较简单,坚固耐用,生产能力大,操作维修方便,处理的物料块度范围较大；但动力消耗大;是耐火厂常用的粗碎设备; ；2圆锥破碎机其破碎部件是由两个不同心的圆锥体,即不动的外圆锥和可动的内圆锥组成,内圆锥以一定的偏心半径绕外圆锥中心线作偏心运动;物料在两个锥体之间受到挤压和折断作用而被破碎;该设备生产率大,电能消耗少,物料粒度较均匀;3辊式破碎机物料在两个互相平行的圆柱形且相向转动的辊子之间受到挤压光辊或受挤压和劈碎齿辊作用而破碎;当两个辊子的转数不同时,还有磨碎作用;其优点是粉碎产物中细粉含量极少,主要是棱角状的颗粒料,对于提高制品密度和质量有利;缺点是产量低,粉碎比小,;滚筒易磨损、噪音大;4反击式破碎机由高速回转的打击板和固定不动的反击板组成;当物料受到打击板打击后,高速飞向反击板,再次受到撞击,物料在两板之间反复受到冲击作用而破碎;其优点是结构简单,破碎比大一般为30—40,最大可达150以上,产品粒度均匀,适应性强,可破碎脆性及中硬以下物料;缺点是打击板和反击板极易磨损,运转时噪音较大;适用于破碎中等可碎性物料,如硅石、烧结白云石、粘土熟料、烧结镁砂和石灰石等;13L磨碎设备有哪些各有什么特点磨碎设备有球磨机、管磨机、悬辊式粉磨机和振动磨机等;1球磨机其磨碎部件由简体内衬板和破碎介质研磨体组成;当简体转动时,筒内的破碎介质在摩擦力和离心力的作用下随着简体回转,破碎介质在被提升到√定高度后自由地下落,物料受冲击和研磨作用而被粉碎;球磨机的种类很多,按研磨体不同可分为球磨机以钢球或钢球与钢段为研磨体、棒磨机以钢棒为研磨体、砾磨机以砾石、卵石及瓷球等为研磨体;按简体形状不同可分为短头形球磨机简体长度小于简体直径的2倍、圆锥形球磨机简体长度等于0．25—1．0简体直径、管磨机简体长度为3—7倍简体直径;按排料方式不同可分为溢流型球磨机、格子型球磨机和周边卸料球磨机;按工艺和操作又可分为干法粉磨和湿法粉磨；间歇粉磨和连续粉磨; 球磨机的给料粒度一般不得大于65mm,最适宜的给料粒度是6mm以下,产品粒度在1．5—0．075mm之间;2管磨机由于管磨机的简体较长,被粉磨的物料在简体内停留的时间较长,因而可获得极细的粉料,产品粒度可达0．07mm以下;3悬辊式粉磨机适宜细磨各种中等硬度、水分在6％以下的物料;当生产产品的品种较多而数量较少的情况下,宜采用此设备,因换料时清理工作较简便;可获得产品粒度为o．044mm的干物料;4振动式球磨机振动磨机是一种超细磨球磨机,可用于干磨、也可用于湿磨,其工作效果都较好;主要用来粉磨纯氧化物制品所需的超细粉料;它的主要优点是适应性强,可粉磨各种软的及硬的物料,而且可获得极细产品；研磨体装载量多,通常占磨筒容积的o一85％；消耗的电能较少；磨机结构简单紧凑,占地面积小；各零部件较小,便于更换检修;5气流磨是一种利用超声速气流使物料发生对撞而达到粉碎目的的新型设备;用它可以获得足够细度<5弘m的微粉;它由具有高强度耐磨内衬的喷嘴和气室、空压机系统,旋风收集器、除尘器等组成;该设备造价高,使用条件苛刻,进料粒度要求严,故只在生产高档耐火材料制品时及在科研部门使用;132．影响球磨机产量有哪些因素影响球磨机产量的因素很多,主要有以下几方面：1球磨机的型式,它的直径和长度、仓数及各仓的长度比值、衬板及隔仓板形状、简体转速;2粉磨物料的种类、性质、加料粒度及要求产品细度;3研磨体的种类、装载量、尺寸大小的级配等;另外,还有磨机的操作方法干法或湿法,加料的均匀程度,研磨体与物料重量的比例等;133．影响细磨分散度的因素有哪些影响细磨分散度的主要因素有：1加球量：加球量要合适,并定期加入钢球和钢棒,装球量通常为筒磨机容积的40—50％, 多仓磨机一般为磨仓总容积的25—33％;2物料的粒度和数量：加入物料的粒度和数量要合适,加入物料粒度越粗,磨机细磨能力越小；物料加入量增大,会使粉碎的分散度降低;3物料的水分：物料的水分要严格控制,水分稍有增加,就会明显地影响细磨效率,因为管磨机在运转过程中,简体内的球及棒和料发热,水分受热变为水蒸气,水气与细粉粘结,粘附在筒内壁及球的表面,这样显著降低细磨作用;134．什么是筛分筛分设备有哪些将粉碎物料通过单层或多层筛子按其尺寸大小不同分成若干粒度级别的过程,称为筛分;·耐火材料厂采用的筛分设备有振动筛、回转筛、固定筛和圆盘筛等;振动筛构造简单,生产能力大,筛分效率高,且应用广泛;回转筛常用于烧结白云石砂和冶金石灰的筛分,固定筛用来分离块料,圆盘筛专供筛分泥料用;135．单层筛分和多层筛分各有什么特点单层筛分的工艺流程简单,附属设备少,但粉料在贮料仓内偏析现象严重,致使坯料粒度波动很大;双层筛分是将不同粉料粒级分开,分别贮存,按粒级要求组成进行配合,使坯料的粒度组成稳定,有利于提高和稳定制品的质量;但多层筛分工艺流程复杂;如果粒级配合要求严格,特别是采用多粒级配比,中颗粒特别少,则采用多层筛分较为合适;136．筛网孔径如何选择筛网孔径选择主要根据临界粒度要求而定;一般要比临界粒度稍大些,同时也要考虑到筛子的倾斜度;生产实践表明,当筛子的倾斜角度在15;时,网孔直径应比临界粒度约增大lo％左右；倾斜角为20~时则增大15％左右；倾斜角为25;时,应增大25％左右;通常振动筛的倾斜度一般为15;一20;,最大不超过25;;固定斜筛的倾斜度大于物料自然安息角的5;一10~为宜,倾斜角过大, 使筛分率低,电流量增大,会降低粉碎设备的粉碎能力;139.颗粒偏析颗粒偏析就是粉料中的大小颗粒自然分开堆集的现象;因为颗粒料不是单一粒级,当物料卸入料仓时,粗细颗粒就开始分层,料堆的细粉集中在卸料口的中央部位,粗粒则滚到周边;当料从料仓中卸出时,中间料从卸料口流出,四周料随料层下降,分层流向中间,然后从卸料口流出,因而造成了偏析现象;138．解决颗粒偏析问题有哪些措施解决颗粒偏析问题一般采用如下措施：1多级筛分,使同一料仓内的粉碎粒级差值小些；2经常保持料仓内粉料在2／3容积以上；3增加注料口,以减少加料时料仓内的分层现象或减少料仓截面；4近年来,国外有采用小容积的壁呈曲线状的料仓,减少料仓下部各截面的等截面积差,以减少偏析和料仓内的棚料现象;第二节泥料制备139．什么是粒度什么是粒级什么是网目粒度是指原料颗粒的尺寸,一般以颗粒的最大长度来表示;粒级是指物料不同粒度的组成情况,常以若干个级别所占的百分数来表示;例如某种物料中2—0．5mm的占10％,即这一级别范围的物料最大粒度为2mm,最小粒度为o．5mm,这一粒级物料的含量占整个物料的10％;网目是表示标准筛的筛孔尺寸,即1in2．54cm长度中的筛孔数目,简称为目;如200目的筛子,就是指在2．54cm长度的筛网中有200个筛孔,每个筛孔尺寸为0．74mm;140．什么叫临界颗粒如何选择配料时采用的最大尺寸的颗粒叫临界颗粒;临界颗粒的选择主要依据工艺装备及制品使用时的性能要求;一般情况下,抗热震稳定性好的制品,其临界颗粒大些；要求致密、抗渣性好的制品,则采用小尺寸的临界颗粒比较适宜;141．什么是配料配料方法有几种配料就是将不同材质和不同粒度的物料按一定比例进行配合的死角较真cc型的小,适宜贮存较湿易粘的物料;凸、d型为截头棱锥与截头圆锥形贮料槽,这两种类型的料槽没有死角,下料流畅,但装料量相应减少;144．什么是混练混练设备有哪几种各有什么特点将各种不同组分和粒度的物料同适量的结合剂混合并在挤压作用下达到分布均匀和充分湿润的泥料制备过程叫混练;混练设备分连续作业和间歇作业两种;常用的有双轴搅拌机、混砂机和湿碾机；近年来有逆流式混合机、行星型混合机、双锥型混合机等;双轴搅拌机为连续操作的混练设备,因为是依靠桨叶翻动物料,只起搅拌物料作用,故混合均匀性较差,料较松散;为提高其混练质量,可延长混练时间或安装部分反流倾斜的桨叶；用两台或三台串联成混练机组;混砂机和湿碾机为间歇操作设备; 湿碾机对物料具有碾压兼混拌作用,可获得均匀、密实和具有一定可塑性的泥料;145．影响物料混合均匀程度的因素有哪些影响物料混合均匀程度的因素有以下几方面：1粉料颗粒形状粉料颗粒形状不同,混合的时间和效果都不一样,如近似球形颗粒的内摩擦力小,在混合过程中的相对运动速度大,故容易混合均匀；而棱角状颗粒料的内摩擦力大,不易混合均匀,与前者相比,混合时间就相对要长些;2混合设备的构造特性对物料混合质量的影响用湿碾机混合的泥料,均匀致密,塑性较好,而用双轴搅拌机混合的泥料质量就差些;3混合时间的长短一般情况,混合时间长,混合料就越均匀;混练初期,均匀性增加很快,当混练到一定时间后,再延长时间对均匀性的影响就不明显了;一般对加入物种类多或分散性差的泥料,混练时间要长些;例如粘土砖料用湿碾机混练,时间为4一lOmin；硅砖料15min左右；镁砖料则需20—25min;混练时间也不宜太长,否则会出现以下情况：1粒度组成被再破碎而改变；2泥料发热而影响水分含量,或由于泥料太热,以至成型时会增大加压时的弹性后效而出现层裂;4加料顺序加料顺序对物料混合均匀性影响很大,若粗—细粉同时加入,易出现细粉集中成小泥团及出现“白料”;普遍采用的加料顺序为：1粗颗粒料一水和纸浆废液一细粉;2部分颗粒料一水和纸浆废液一细粉一剩余颗粒料;另外,合理地选择结合剂并适当控制其加入量等,泥料混练的均匀性;146．如何评定泥料的混合质量也有利于评定泥料混合质量是否合格通常要检查泥料的颗粒组成和水分;质量好的泥料,其细粉均匀包围在颗粒周围,形成一层薄膜,泥料密实；水分分布均匀,不仅存在于颗粒表面,而且渗入颗粒料的孔隙中;如果泥料混合不好,用手摸时有松散感,这种泥料成型性能不好;；147．什么是困料困料的作用是什么困料就是把初混好的泥料在一定的湿度和温度条件下贮放一定时间的过程;困料时间的长短视泥料性质而定;困料的作用随泥料性质不同而异;如粘土砖泥料是使结合粘土充分分散和散布均匀些,充分发挥结合粘土的可塑性能和结合性能,改善成型性能;而镁质砖泥料中CaO含量高时,困料的作用是使CaO充分消化,以避免在干燥和烧成初期由于CaO的水化而引起坯体开裂;又如磷酸结合的耐火混凝土泥料,初混合时进行困料,可使料中的铁质与磷酸充分反应,逸出气体,然后再进行第二次混练;随着生产技术水平的发展和提高,除个别品种外,大部分耐火制品已省去了困料工序;第三节不同材质原料的加工148．粘土熟料拣选的方法有几种根据粘土熟料的质量情况,熟料拣选有两种方法：1筛选将熟料用孔径为5—12mm的筛子进行筛选,筛上料用于制备熟料颗粒,筛下料用作细磨粉料;2剔选从块状熟料中拣选出不合格料块和杂质如欠烧料、熔瘤、铁皮、山皮、矸石、焦粒和石灰石等;149．对粘土熟料的质量有哪些要求熟料在泥料和制品中的作用是什么对粘土熟料的质量要求是：充分烧结、理化性能稳定、气孔率低、含铁量少;其质量指标用吸水率表示,要求在5％以下;熟料在泥料中和制品中起的作用有以下几方面：1由于熟料遇水不分散,使制品内具有粒状结构,从而保证制品具有良好的耐火性和热稳定性;2熟料不发生干燥和烧成收缩,或者只有很小的烧成收缩;因此,熟料能保证制品的尺寸、形状准确,以及避免砖坯在干燥和烧成过程中因收缩作用而发生开裂和变形;3硬质粘土熟料具有较泥料中结合粘土更高的Ai20：含量和耐火性,因此在泥料中增加这类熟料的含量,将有利于提高制品的一系列性能;150．泥料中配人结合粘土软质粘土的作用和要求是什么结合粘土在泥料中起着粘结非可塑性材料,使成型后的砖坯具有足够的强度,以及使砖坯在较低温度下烧成为致密砖块的作甲;因此要求结合粘土应是高耐火性、强可塑性和低烧结性的粘土;结合粘土的质量在很大程度上决定着制品的性质;为此；结合粘土的A1203含量一般要求煅烧后不低于30％,烧成温度最好小超过1200—1250~C,结合粘土干粉的颗粒上限一般不超过o．2一o．5mm,制备粘土泥浆时可用2mm或更大些的粗颗粒;151．粘土泥料的配料有何要求泥料的配料包括粘土熟料、结合粘土和外加物之间的重量配首和颗粒配合;1颗粒配比颗粒配比要按照堆积理论原则,既要考虑到紧密堆积,又要考虑到易于成型和烧结；既要考虑到制品的性质、第四章耐火材料成型188．什么是成型为什么要进行成型借助于外力和模型,将适合于某种成型操作的泥料或混合料加工成具有一定形状、尺寸和强度的坯体或制品的过程即为成型;然而,最新开发的自流浇注料的施工基本上是不需要外力的;成型首先是为了满足制品的使用要求,耐火材料砌筑时要求制品具有一定的形状、精确的尺寸和足够的强度;其次,成型也是提高制品理化性能的有效手段,通过成型可以改善制品的组织结构;此外,成型也是耐火材料生产后序工艺的需要,如搬运、干燥、烧成,尤其对烧成时的码砖方式有很大影响;本章的“成型”主要针对定形制品,不定形耐火材料施工时的成型见本书有关章节;189．常用的成型方法有哪些如何选择合适的成型方法耐火材料的成型方法很多,常用的成型方法有机压成型、振动成型、挤压成型、捣打成型、等静压成型、熔铸成型、注浆成型等;目前耐火材料生产中使用最多的成型方法为机压成型法,该法使用压砖机和钢模具将泥料压制成坯体;因一般采用含水量约为5％的半干泥料,故也称为半干法成型;机压成型具有坯体结构致密,强度高,干燥和烧成收缩小,尺寸易控制等特点;机压成型按加压方式又可分为单面加压和双面加压两种,后者可减少坯体的层密度现象;选择何种成型方法主要根据泥料性质、坯体的形状、尺寸及其他工艺要求;当然,成型方法的选择还受到生产厂设备条件的限制,。
浅议我国硅酸铝质耐火材料发展情况
高纯化、 品种不定形化发展。 国以来， 国制造 了不少具 建 我了丰 富的 生产 硅 酸 铝质 取
耐火材料 的经验 。耐火材料主要还是硅酸铝质 ， 占耐火材
料总量的 ８ ５％以上 ，高铝 质 和 不定 形 耐 火 材料 也 逐 年上
系列 为人工合成的碳化物， 硅化物 ， 硼化物 ， 氮化物这类难 熔化合物 以及金属． 陶瓷复合材料制成 的特殊耐火材料。 纯 氧化物制品不但具有很高的耐火度和致密度， 而且还有很 高的高温 结构强度， 良好的热震稳定性和化学稳定性。因
近 ２ 年来，硅酸盐铝质耐火材料 向优质高效方向迈 ０ 进， 粘土硅在逐年下 降， 高铝制 品逐年上升 ， 普通粘土砖总 量虽有下降趋势 ， 但在工业窑炉及热工设备上 的作用并没
金属光泽 、 随温度升高导电性减少、 相当高的导电性等 。 此
外， 这些化合物带有很高的硬度 ， 能用于切 削技术， 有很高
有半硅质 、 粘土质 、 高铝质及莫来石质砖等。 为适应近代技术的发展 ， 耐火材料也面临着一个新发
展， 这就要求耐火材料应用化学纯度高的原料， 使制品具有
致密度大， 耐温度急变 ， 在真空和各种气氛中能耐熔融金属
的侵 蚀 作 用 ， 以及 高温 机 械 强 度 高 ， 抵抗 蠕 变 等性 能 。 能
高铝砖 的， 使用达 １０次以上 。我国一级烧 高铝砖寿命达 ０ ３—７ 。焦炉用粘土砖 与 日本同类产 品质量相似 。我 国 １ 次 ４ 自 的莫来石板 ， 制 耐侵蚀、 无裂纹 、 光滑度 ， 不粘渣 等， 均优 于不烧 高铝砖， 国研制的鱼雷包用 的莫来石砖超过了 日 我
本标 准 指 标 。莫 来 石质 塞 头 砖 ， 厂 使 用 稳 定在 四 小 时 以 钢
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1
概况
Al2O3- SiO2系耐火材料:硅质、硅酸铝质、 氧化铝质。 硅质—SiO2 ： SiO2 >93% 硅酸铝质— Al2O3,SiO2
半硅质： Al2O3:15~30%，酸性，略有膨胀（不定型 耐火材 料的膨胀剂）; 粘土质： Al2O3 : 30~46%（我国为48%），具有较高的高温 性能，适应性强；陶瓷的主要原料; 高铝质： Al2O3 : >46% ，（又可分为I 、II 、III等三 等， 耐火度和热震性随A3S2 、 Al2O3 量变化；
SiO2
TiO2 Al2O3 Fe2O3
12
不同密度硅砖化学矿物组成对比
普通硅砖 高密度硅砖 0.14 95.85 0.07 0.96 0.59 2.10 0.06 0.08 0.10 ＜1 61 21 超高密度硅砖 0.16 96.06 0.07 0.85 0.54 1.96 0.15 0.07 0.14 ＜1 53 26
化学成分
％ LOI
氧化铝质—Al2O3： Al2O3 >95%
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按晶相组成可以分为：莫来石质、刚玉质、 刚玉-莫来石质。 应用：冶金工业（高炉、热风炉、蓄热室、 加热炉、 均热炉、退火炉及铸锭系统等）、 建材工业、机械工业、石油化工工业、动 力工业以及轻工 业等。
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SiO2-Al2O3系组成与耐火度间的关系
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3.2
本节重点：
硅质耐火材料
Refractories of SiO2 system
◆ SiO2变体及晶型转变 ◆ 鳞石英的熔点及结晶特性 ◆ 矿化剂的选择原则及其种类 ◆ 硅砖的生产工艺及其性能
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刚玉砖
95~99
莫来石~50%） 弱酸性 石英变体、玻璃体 莫来石（60~70%） 弱酸性 石英变体、玻璃体 莫来石、少量刚玉、 弱酸性 玻璃体 莫来石、刚玉、少 似中性 量玻璃体 材料科学与工程学院 刚玉、少量玻璃体 中性
6
4、A3S2-SiO2子系统
①SiO2与莫来石之间有一低共熔点 (1587±10℃),共溶组成为Al2O3： 5.5%,SiO2 ：94.5%.
第三章
本章重点：
硅酸铝系耐火材料
Refractories of Al2O3-SiO2 system
◆ Al2O3-SiO2二元系统←结晶效应 ◆ 杂质对Al2O3-SiO2二元系统的影响←玻璃效应 ◆ Al2O3-SiO2系制品的生产工艺 ◆ Al2O3-SiO2系制品的性能
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材料科学与工程学院
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5 Al2O3-A3S2子体系
A3S2熔点为1850℃， Al2O3：2050 ℃ 以及低共熔点1840℃，都很高，因此莫来石 和刚玉质的耐火材料性能优良。 Al2O3含量高，则刚玉生成量越高， 使液相生成温度越高。
5、结论： 固液相数量及其比例、共熔温度、 及液相随温度升高的增长速度决定 制品的高温性能。
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表 Al2O3-SiO2 系耐火材料的分类及主要矿相
制品名称
硅质Al2O3含量，Fra bibliotek 主要矿相＞93%(SiO2)
化学性质
半硅质
粘土
15~30
30~46
鳞石英、方石英 酸性 残余石英、玻璃相 石英变体、莫来石、 半酸性 玻璃体
Ⅲ等高铝砖 46~60 Ⅱ等高铝砖 60~75 Ⅰ等高铝砖 75
高密度硅砖
33 2.311 2.30 1.85 19.5 0.103 62
超高密度硅砖
32 2.302 2.26 1.93 14.6 0.035 95
19 5
1.30 1.17 0 1620
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19.9 5.5
1.35 1.20 0 1630 1.39 1.66
21.1 11.6
1.76 1.18 0 1630 1.61 1.96
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§ 3.1 Al2O3-SiO2 系相组成情况
一、 Al2O3-SiO2 二元系的情况
2050
可分为两个子二元系：
α- Al2O3-A3S2
1723 A3S2-SiO2
72~78%
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1、Al2O3/SiO2 的连续变化，可以生产出刚玉 质、I、 II、III等高铝质，粘土质、半硅质、 硅质耐火材料； 2、莫来石组成为产品种类明显变化的分界 线； 莫来石组成： Al2O3：71.8%, SiO2 ：28.2% 熔点：1850℃ 实际上,莫来石组成不固定, Al2O3：72-78% 3、Al2O3/SiO2 >莫来石组成的高铝砖（特等、一等和 高二等）、刚玉砖基本晶相组成为：莫来石、刚玉 或刚玉。 Al2O3/SiO2 <莫来石组成的高铝砖（低二等、三等）、 粘土砖、半硅砖和硅砖基本晶相组成为： SiO2 、莫 来石或SiO2 。
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简介 :
一、定义及分类
定义: 以SiO2为主要成分（93-98%）的耐火制 品,包括硅砖、特种硅砖、石英玻璃及其制品。 分类: 普通硅砖 高密度硅砖→超高密度硅砖
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不同密度硅砖物理性能对比
普通硅砖
耐火度（SK） 真比重 显比重 体积密度 g/cm3 显气孔率 ％ 透气度 cc/Sec 常温耐压强 MPa 度 抗折强度 MPa 室温 高温 1480℃ 常温弹性模 MPa 数 热膨胀率 1000℃，％ 2h， 重烧变形 1450℃× ％ 荷重软化点 ℃ T1 热传导率 Kcal/m· h· ℃ 2018/10/13 350℃ 800℃ 32 1/2 2.309 2.30 1.80 21.6 0.121 60
E1点距SiO2 一侧很近, 如果在SiO2 中加 入1%的Al2O3,根据杠杆规则,在1587℃将会 产生1:5.5=18.2%的液相. 所以,硅砖中要防止Al2O3混入.
②1587~1700℃，液相线较陡（说明 液相增加速度慢）;1700℃以上，液相 线较平（说明液相增加速度较快）
*以上说明：粘土制品的荷重软化开始温度低， 荷重软化温度范围宽。