硅酸铝质耐火材料介绍
精品课件-硅酸铝及刚玉质耐火材料
硅酸铝质耐火材料是以A12O3和SiO2为基本化学组成。根据制品的A12O3含量，可 以分为四大类：
半硅质制品： A12O3含量为15～30％； 粘土质制品： A12O3含量为30～46％； 高铝质制品： A12O3含量为＞46％； 刚玉质制品： A12O3含量为＞90％的高铝质制品。
值衡量。
特级品≥3.00； I级品≥2.80； Ⅱ级品≥2.55； Ⅲ级品≥2.45。
3、配方的选择 (1)结合剂。采用软质粘土或半软质粘土作结合剂，同时还加入少量有机 结合剂(如纸浆废液等)，以改善坯料的成型性能和提高坯体的强度。 (2)不同级别熟料的混合使用。
4、颗粒组成 高铝砖料的颗粒组成与多熟料粘土砖料相似，采用粗、中、 细三级配合。 颗粒范围一般为：
第六节 莫来石质耐火材料
莫来石质耐火材料是以人工合成莫来石为 原料制成的以莫来石 为主晶相的耐火制品。
莫来石制品主要有两类，烧结莫来石制品和电熔铸莫来石制品。
一、烧结法生产莫来石制品 1、原料(合成莫来石) 合成莫来石主要是采用烧结法 (或电
熔法)合成。其合成方法是：选用纯净原料，按莫来石的理论组成 (Al2O37l.8％，SiO228.2％)进行配料，经过充分细磨、成球(或压成 料块)、高温煅烧(或电熔)而成。
半硅制品的生产，一方面是扩大原料的综合利 用，另一方面它具有不太大的膨胀性，有利于 提高砌体的整体性，降低熔渣对砖缝的侵蚀作 用。另一特点是熔渣与砖面接触后，能形成厚 度约1～2mm的粘度很大的硅酸盐熔融物，阻碍 熔渣向砖内渗透，从而提高制品的抗熔渣的侵 蚀能力。
第四节 用高铝矾土生产的高铝质耐火材料
第一节 与硅酸铝质耐火材料有关的物系
SiO2
二、杂质氧化物的影响
谈谈硅酸铝耐火纤维使用中的几个问题
硅酸铝耐火纤维的特性
硅酸铝耐火纤维具有以下特性
ห้องสมุดไป่ตู้
优良的机械性能：具有较高的抗拉强度 和弹性模量，不易断裂。
抗腐蚀：对大多数酸、碱、盐等化学物 质具有优良的抗腐蚀性能。
优良的高温稳定性：在高温下仍能保持 其形状和化学稳定性，不易分解。
低导热系数：具有较低的导热系数，能 够有效地隔绝温度，起到保温作用。
硅酸铝耐火纤维的发展 趋势和展望
高性能纤维的发展趋势
产量增加
随着工业发展的需求增加，高性能纤维的产量也在逐年增长。
新产品开发
各厂家正在积极研发新产品，以满足不断变化的市场需求。
环保意识
随着环保意识的提高，高性能纤维的环保性能也成为了开发重点 。
新材料对硅酸铝耐火纤维的影响
替代品出现
随着新型材料的出现，硅酸铝耐火纤维 的替代品也在不断增加。
谈谈硅酸铝耐火纤维 使用中的几个问题
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目 录
• 硅酸铝耐火纤维简介 • 硅酸铝耐火纤维使用中的问题 • 硅酸铝耐火纤维的工艺改进建议 • 硅酸铝耐火纤维的发展趋势和展望
01
硅酸铝耐火纤维简介
硅酸铝耐火纤维的定义
• 硅酸铝耐火纤维是一种以硅酸铝为原料制成的无机纤维，具有 高温下保持优良的物理和化学稳定性、低导热系数、抗腐蚀等 特性。
脱落纤维对人体的危害
脱落的硅酸铝耐火纤维可能对人体产生危害。如果工人长时间吸入这些纤维，可能会导致 呼吸系统疾病，如尘肺等。
解决纤维脱落问题的措施
为解决纤维脱落问题，可以采取以下措施：加强设备安装过程中的质量控制，确保安装牢 固、稳定；定期检查设备的密封性能，防止外力作用下导致纤维脱落；加强工人安全防护 措施，佩戴合适的防护用品，减少吸入纤维的风险。
第3章 硅酸铝质耐火材料
§3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础
◆ 高铝矾土在加热过程中的化学变化是其中各种矿物加热变化的综合 反映。其烧结过程大致可分为三个阶段：
（1）分解阶段（400~1200℃左右）
此阶段的主要化学反应是：
α-Al2O3· 2O H
400~600℃
α-Al2O3 + H2O
（刚玉假相） ＞1100℃
ΔV=
－27.24%
α-Al2O3（刚玉）
第三章 硅酸铝质耐火材料
§3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础
（4）在Al2O3 含量波动于15~72% 区间，液相线变化相对较平坦，说 明系统中的液相量随温度升高增加 迅速。这一特征决定了粘土砖和二、 三等高铝砖的荷软温度都不会太高。
E2
粘土砖：1300~1400 ℃ II、III 等高铝砖：1420~1500 ℃
● 性能要求较高的制品一般采用多熟料配方，如高炉砖、盛钢桶砖等制
品的生产。多熟料配比容易获得较理想的内部显微结构和准确的外形尺寸。 而对一些性能要求较低、成型较困难的制品，则通常采用少熟料多生料配 比。
二、生产工艺
1. 少熟料粘土砖生产工艺
熟料及废砖 粗 中 筛 碎 碎 分 筛下料 （骨料） 结合粘土 干 粉 燥 碎
粘土砖的耐火度波动于1580~1770℃，热震稳定性较好，但
荷重软化温度较低，原因是不具网络骨架结构，玻璃相含量 较多。 1. 降低粘土原料的杂质（尤其是碱金属氧化物）含量。
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。
耐火材料
第三章硅酸铝质耐火材料1、硅酸铝质耐火材料的概念：以SiO2和Al2O3为基本化学组成的耐火材料。
2、分类：类别Al2O3 含量（%）主晶相半硅砖15~30 莫来石、方石英粘土砖30~48 莫来石高铝砖48~90 III等：48~65 莫来石II等：65~75 莫来石、刚玉I等：＞75 刚玉、莫来石刚玉砖＞90 刚玉3、半硅质制品中含有一定数量的酸性物质，故呈半酸性。
4、硅酸铝质耐火材料是应用最广泛的耐火材料，在冶金、建材、石化、机械制造、动力等工业都有广泛的应用。
5、粘土质耐火材料是采用天然耐火粘土为原料，将大部分耐火粘土预先煅烧为熟料，然后与另一部分生粘土配合制成的Al2O3含量为30~48%的耐火材料。
6、粘土质耐火材料从生产工艺上大致可分为两类：少熟料粘土砖：熟料配比较小，结合（生）粘土配比较大（约25~50%）多熟料粘土砖：熟料配比较大，结合（生）粘土配比较小（约10~20%）7、提高粘土砖高温性能的措施粘土砖的耐火度波动于1580~1770℃，热震稳定性较好，但荷重软化温度较低，原因是不具网络骨架结构，玻璃相含量较多。
1. 降低粘土原料的杂质（尤其是碱金属氧化物）含量。
2. 适当提高烧成温度，使制品具有致密结构。
3. 采用高铝基质（Al2O3/SiO2≈2.55）组成特征的配料4. 采用多熟料配料及混合细磨措施。
8、高铝质制品系指Al2O3含量在48%以上的耐火材料。
1、按制品的Al2O3含量分：I 等高铝砖：＞75%II 等高铝砖：65 ~ 75III 等高铝砖：48 ~ 652、按制品的矿物组成分：低莫来石质高铝制品●莫来石质高铝制品●莫来石—刚玉质制品●刚玉—莫来石质制品●刚玉质高铝制品9、高铝矾土原料一、化学矿物组成主要化学组成：Al2O3、SiO2。
其中Al2O3波动于45~80%。
主要杂质组成：Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O。
总含量为2.5~6.0%。
无机非工学 第二章 硅酸铝质耐火材料
粘土砖的理化指标
氧化铝% 耐火度℃ 荷重软化温度℃ 显气孔率% 重烧线变化% 常温强度MPa ≮ ≮ ≮ ≯ 1450 ℃，2h ≮ 42 42 42 40 36 1750 1750 1750 1730 1690 1450 1430 1400 1350 1300 15 16 24 24 26 0～－0.2 0～－0.3 0～－0.4 0～－0.3 0～－0.5 58.8 49.0 29.4 24.5 19.6
第二节
硅酸铝质耐火材料
硅酸铝质耐火材料是以Al2O3和SiO2为基
本化学组成的石砖、莫来石砖、刚玉砖。
一、硅酸铝制品的物理化学特性：
二、二次莫来石化过程：
水铝石 脱水 刚玉化 高岭石 脱水分解 莫来石化
刚玉结晶 二次莫来石化 刚玉再结晶 莫来石再结晶
方石英
硅酸盐玻璃
三、粘土砖的性质：
粘土质耐火材料是用天然的各种粘土作原料，将一部分粘土
预先煅烧成熟料，并与部分生粘土配合制成Al2O3含量为30～ 46%的耐火制品，属于弱酸性耐火材料。 1. 耐火度：耐火度较高（1600～1700 ℃），随Al2O3含量增多 而提高。
对于Al2O3在20～50%范围内的制品，其耐火度有经验公式：
四、高铝砖的性质：
1. 耐火度较高，＞1780℃。
2. 荷重软化温度：
高铝砖的理化指标
氧化铝% 耐火度℃ 荷重软化温度℃ 显气孔率% 重烧线变化% 常温强度MPa ≮ ≮ ≮ ≯ 1500 ℃，2h ≮ 75 65 55 48 1790 1790 1770 1750 1520 1500 1470 1420 23 23 22 22 －0.4 －0.4 －0.4 － 53.9 49.0 44.1 39.2
第三章 硅酸铝系耐火材料 学生用 2
二、杂质对S-A系统影响（三元系统）
杂质：Fe2O3、TiO2、CaO、MgO及R2O等种类、数量决定制品出 现液相温度、液相数量和粘度，起助熔作用，对耐火度影 响很大。
第三 组分
S-A3S2 分系TE A3S2-A 分系TE
无 1595 1840
FeO 1210 1380
Fe2O3 1380 1460
硅酸铝耐火材料不宜在还原气氛下烧成和使用 组成的高铝砖优于Al2O3／SiO2比较莫来石组成低的高铝 砖、粘土砖和半硅砖。 第三组分
S-A3S2分系TE A3S2-A分系TE
• 抵抗氧化铁侵蚀的能力，Al2O3／SiO2比大于2.55莫来石
无 1595 1840 FeO 1210 1380 Fe2O3 1380 1460
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三、粘土砖的生产工艺要点
定义：粘土—Al2O330～48% 分类： — 普通粘土砖 — 全生料粘土砖 — 多熟料粘土砖 — 高硅粘土砖 生产的工艺流程：
粘土熟料→破粉碎→筛分 结合粘土→破粉碎→筛分 →混合共磨→配料→混练→成型→干
燥→烧成→成品拣选
结合粘土的筛下料一部分与熟料混合共磨，一部分拿来直接配料。
体系
S-A3S2分系TE
无
MgO
1595 1440
A3S2-A分系TE
1840 1578
小结：杂质氧化物对A-S 二元系影响：R2O最强， 其次FeO、 Fe2O3、CaO、 MgO，TiO2最弱。
一、定义、分类：
粘土质耐火材料：Al203 30～48％，采用粘土为主 要原料的一类耐火材料。 根据原料和生产工艺的不同，粘土质耐火材料分为： 普通粘土砖； 全生料粘土砖； 多熟料粘土砖； 高硅粘土砖； 不定形耐火材料。 生产简便、价格低、生产最多（占全国60%以上）、应用 最广泛。广泛应用于炼铁高炉、熄焦炉、加热炉、铁水 包内衬、炼铝炉、玻璃窑等。
硅酸铝质耐火材料介绍
• •
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生活总会给你谢另一个谢机会，大这个机家会叫明天 6、
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3、荷重软化温度 主要取决于制品中A12O3含量和杂质的种类及数量。荷重软化温度比耐 火度低很多，只有1350℃左右。
4．高温体积稳定性 在生产过程中加入了一定数量的结合剂 (如结合粘土)，在烧成时 矿化作用不彻底造成的。残余收缩一般为0.2一0.7％，不超过1％。
9
5．耐热震性 耐热震性好，普通粘土砖1100℃水冷循环达10次以上，多熟料粘
5．抗渣性 A12O3为两性氧化物，既能抵抗酸性炉渣的侵蚀
也能低抗碱性炉渣的作用。但抗碱性渣的能力不及镁质材料， 却优于粘土质材料，并随莫来石和刚玉质含量增加而增强。
14
四、高铝砖的用途
常用它来代替高质量的粘土砖和硅砖，以提高炉子 的寿命。目前主要用于砌筑高炉、热风炉、电炉炉顶、 鼓风炉、反射炉、回转窑内衬。此外，高铝砖还广泛地 用做平炉蓄热式格子砖、浇注系统用的塞头、水口砖等。 但高铝砖价格要比粘土砖高，故用粘土砖能够满足要求 的地方就不必使用高铝砖。
根据矿物组成分类为： 低莫来石及莫来石质(A12O3 48—71.8％) 莫来石－刚玉质及刚玉—莫来石质(Al2O3 71.8—95％) 刚玉质(Al2O3 95—100％)
一、原料：高铝矾土（主要原料）、三石、工业氧化铝等。 二、生产工艺特点
与多熟料粘土质制品的生产工艺相似。烧成比粘土耐火制品因难得多 （二次莫来石化），条件控制更加严格。
Chapter 3-硅酸铝质耐火材料
增加，莫来石数量减少而刚玉的数量增加。
制品的耐火性能则随Al2O3含量的增加而 提高。
《无机非金属材料》-耐火材料“硅酸铝质耐火材料”
College of Chemistry & Materials Science
一、高铝质耐火材料的原料
高铝质耐火材料的原料主要有高铝矾土、蓝晶
莫来石-刚玉质及刚玉-莫来石质（ Al2O3 71.8～95
％）；
刚玉质（ Al2O3 95～100％）。
《无机非金属材料》-耐火材料“硅酸铝质耐火材料”
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在Al2O3小于71.8％的范围内，随Al2O3含
量的增加，高铝质制品中主晶相莫来石增加；
TiO2-SiO2-Al2O3三元系统
《无机非金属材料》-耐火材料“硅酸铝质耐火材料”
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第二节 粘土质耐火材料
一、原料 耐火粘土：粘土质耐火材料的原料矿物主要是高岭 石，并伴有少量的石英、硫铁矿、金红石、蜡石及 有机物等杂质。 杂质中很有害的是Fe2O3和TiO2，其含量应小于 1.2-1.5％；CaO+MgO小于0.6-1.5％；Na2O+K2O小 于1.5％；杂质总量必须小于6％。
烧以后成分为Al2O3，45.87％，SiO2 54.13％。
高岭石的煅烧：煅烧时发生脱水分解、化合、结晶
、晶体长大等物理化学变化，伴有较大的体积变化。
脱水分解： 在450-550℃间发生分解，排除结构水，
形成偏高岭石，过程为吸热反应。当加热Al2O3和SiO2
4第四章 硅酸铝质耐火材料40001
抗剥落高铝砖
采用高铝矾土为主要原料，引入少量Zr02，加入一定量的复 合结合剂和添加剂，通过控制泥料的颗粒级配，经成型和高温 烧成制得。 （一）微观结构特征
（1）Zr02集合体周围有明显的微裂缝，该集合体与周围的刚玉、 莫来石有明显的间隙脱皮。
（2）发育良好的Zr02集合体呈棱柱状，在空间呈层状分布，Zr02 之间有细小的狭缝。其尺寸只有1~5um，形成沟道结构。这种 结构乱层迭加，迂回曲折，有利于应力传递和分散。
这就是二氧化锆的应力诱导相变增韧机制。
相变韧化机理
▪ 在室温下含有正方结构的ZrO2粒子的陶瓷中产生裂纹时， 裂纹尖端附近由于应力集中而高于临界值时，裂纹尖端 附近的正方ZrO2粒子会因应力诱发而进行马氏体相变， 马氏体相变的存在使裂纹扩展从纯脆性变为具有一定塑 性
▪ 1.相变消耗大量功，正方ZrO2向单斜的ZrO2马氏体转变 使裂纹尖端应力松驰，阻碍裂纹的进一步扩展 2.马氏体相变体积膨胀，使基体受压，裂纹闭合 3. 相变伴随产生微裂纹，微裂纹消耗能量的机理类似于 相变，材料得到韧化，就是所谓的应力诱发相变和相变 韧化，或称相变诱发韧性
液相量随温度升高迅速增加。这一特征决定粘土制品的荷重软化温度不太高和荷重软 化温度范围宽的基本特征。
一、主要成分
▪ 黏土砖为氧化铝含量30％～48％的硅酸铝 质耐火制品。其矿物组成为莫来石
（3Al2O3·2SiO2）20％～50％，玻璃相25％～ 60％和方英石及石英。
▪
普通黏土砖按 Al2O3含量可分为：一等 （＞
多熟料黏土砖
多熟料黏土砖由于坯料大部分处于瘠 化状态，在制造过程中不易变形，可以保 证砖坯的外形尺寸、使烧成的制品具有较 理想的体积密度、机械强度、抗热震性和 较高的耐火度。
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。
硅酸铝质耐火材料的概念及分类
硅酸铝质耐火材料的概念及分类嘿，朋友！您知道啥是硅酸铝质耐火材料不？不知道？那咱可得好好说道说道啦！咱先来说说这硅酸铝质耐火材料的概念哈。
您就把它想象成一位坚强无比的“战士”，在高温这个“大战场”上冲锋陷阵，毫不退缩。
它呀，就是那种能够在高温环境下坚守岗位，不被高温轻易打败的材料。
简单来说，硅酸铝质耐火材料就是能承受高温考验，保持自身性能稳定的材料。
那它都有哪些分类呢？这就好比水果有苹果、香蕉、橙子一样，硅酸铝质耐火材料也有不同的“种类”。
有一种叫高铝质耐火材料，它就像是“大力士”，抗压能力特别强。
在高温环境中，它能承受巨大的压力，而且还能保持稳定的性能，就像大力士稳稳地举起重物一样，是不是很厉害？还有一种叫莫来石质耐火材料，它就像是一位“优雅的舞者”，有着出色的抗热震性能。
在温度变化频繁的情况下，它依然能翩翩起舞，不受影响。
再有就是刚玉-莫来石质耐火材料啦，它如同“全能选手”，兼具刚玉和莫来石的优点。
既能承受高温高压，又能应对温度的快速变化，简直无所不能！咱再说说这不同分类的用途。
高铝质耐火材料常用于高温窑炉的内衬，为窑炉提供坚强的“保护盾”。
莫来石质耐火材料呢，则常常在一些对热震性能要求高的地方大显身手，比如玻璃熔炉。
而刚玉-莫来石质耐火材料，由于它的全能表现，在很多关键部位都能发挥重要作用。
您看，这硅酸铝质耐火材料的分类是不是很有趣？了解了这些，是不是感觉打开了一扇新的知识大门？以后再提到硅酸铝质耐火材料，您可就不再陌生啦！总之，硅酸铝质耐火材料的世界丰富多彩，每一种分类都有其独特的魅力和用途。
咱们在实际应用中，可得根据具体需求，选对合适的“战士”，让它们在高温的“战场”上发挥最大的作用！。
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
耐火材料硅酸铝质耐火材料综述课件
环保与可持续发展要求
节能减排
优化生产工艺，降低能耗和减少废弃物排放， 实现绿色生产。
资源循环利用
开展废弃硅酸铝质耐火材料的回收和再利用研 究，降低资源消耗和环境负担。
环保标准与法规
加强环保标准和法规的制定与实施，推动硅酸铝质耐火材料行业的可持续发展。
06
参考文献
参考文献
文中引用
在正文中引用参考文献时，需要注明引用文献的作者、年份、文章标题或书籍名称等信 息，并按照文中出现的先后顺序进行编号。
提高产品质量与性能的途径
1 2 3
优化原料配方 通过调整原料配方，控制材料的化学组成和显微 结构，提高其高温性能和使用寿命。
表面改性处理 对硅酸铝质耐火材料表面进行涂层、镀层或离子 注入等处理，改善其抗氧化、抗腐蚀和抗热震性 能。
新型复合技术 采用先进的复合技术，如热压复合、爆炸复合等， 实现材料的多功能化和高性能化。
根据矿物组成可分为高 岭石型、蒙脱石型和伊 利石型等。
02
根据生产工艺可分为烧 结型、熔融型和添加结 合剂型等。
03
04
根据使用温度可分为普 通硅酸铝质耐火材料和 高温硅酸铝质耐火材料。
根据形状可分为定形耐 火材料和不定形耐火材料。
02
硅酸铝质耐火材料的生产工酸铝质耐火材料的原材料主要 包括高岭土、长石、叶蜡石等， 选择时应确保原材料的质量和稳 定性，以满足生产要求。
陶瓷熔融用耐火材料
在陶瓷熔融过程中，硅酸铝质耐火材料能够承受高温和酸性熔渣的侵蚀，用于熔 融装置的炉衬等部位。
其他领域
玻璃工业
硅酸铝质耐火材料可用于玻璃熔炉的炉墙和炉底，承受高温 和玻璃液的侵蚀。
石化工业
在石化工业中，硅酸铝质耐火材料可用于裂解炉、加热炉和 反应器等设备中，具有较好的抗酸性气体和硫化物侵蚀性能。
耐火材料工艺学 第三章硅酸铝质耐火材料-硅酸铝质耐火材料
2013-7-16
材料科学与工程学院
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§ 3.2.2 杂质氧化物对硅酸铝质制品
组成及性能的影响
一、熔剂杂质（三元以上体系） TiO 天然原料含5~6种杂质： 2 , Fe2O3 , CaO, MgO, R2O 等均起到熔剂作用，熔剂作用的三种形式 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。
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、 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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粘土
Ⅲ等高铝 砖
30~46
46~60 60~75 ＞75
莫来石（~50%）、石英变体、 玻璃体
莫来石（60~70%）、石英变 体、玻璃体 莫来石、少量刚玉、玻璃体 莫来石、刚玉、少量玻璃体
弱酸性
弱酸性 弱酸性 似中性
Ⅱ等高铝 砖
Ⅰ等高铝 砖
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高炉 热风炉 干熄焦炉 加热炉 水泥回转窑
固化温度1727℃（P1） 凝聚相为刚玉、AT、莫来石 2）△AT-C- SiO2 固化温度1480℃（P2） 凝聚相为AT、SiO2、莫来石 3) 平行四边形ABCD 凝聚相为莫来石、刚玉 4) △ Al2O3-A-B 凝聚相为莫来石 5) △AT-B-C 凝聚相为莫来石、AT 6）△SiO2-D-C 凝聚相为莫来石、SiO2
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材料科学与工程学院
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莫来石性质
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3（Al2O3·2SiO2·2H2O）→3A12O3.2SiO2＋4SiO2＋6 H2O↑
•
高岭石
莫来石
方石英
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•比较: 硅砖原料的使用
• 二、粘土质耐火材料的生产工艺
• (1)原料准备。 熟料，结合粘土
• (2)配料、混练与成型。
熟料+结合粘土，半干压成型
• (3)干燥。 控制干燥速度
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• 3、荷重软化温度 • 主要取决于制品中A12O3含量和杂质的种类及数量。荷重软化温度比耐 火度低很多，只有1350℃左右。
• 4．高温体积稳定性 • 在生产过程中加入了一定数量的结合剂 (如结合粘土)，在烧成时 矿化作用不彻底造成的。残余收缩一般为0.2一0.7％，不超过1％。
• 一、原料——耐火粘土
• 主要组成为高岭石（Al2O3·2SiO2·2H2O），其余部分为K2O、Na2O、CaO、 MgO、TiO2及Fe2O3等杂质，含量约为6-7％。
•煅烧高岭石：
• 高岭石在煅烧时发生脱水分解、化合、结晶、晶体长大等一系列物 理化学变化，并伴有较大的体积变化，一般不能直接用来制造砖坯，必 须在高温窑内加热煅烧成熟料方可使用.
硅酸铝质耐火材料介绍
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2020年4月9日星期四
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硅酸铝质耐火材料
Al2O3-SiO2系统状态图 粘土质耐火材料 高铝质耐火材料 半硅质耐火材料
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•硅酸铝质耐火材料是由Al2O3和SiO2及少量杂质所组成 ，根据其Al2O3含量不同可分为：
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• 3．导热性 高铝质耐火制品比粘土质制品有较高的导热
能力。其原因是高铝质制品中导热能力很低的玻璃相较少，而 导热能力较好的莫来石和刚玉质晶体量增加。
• 4．耐热震性 850℃水冷循环仅3—5次。主要是由于刚玉
的热膨胀性较莫来石高，而无晶型转化之故。 • 提高高铝制品的耐热震性：改善制品的颗粒结构，降低 细粒料的含量及提高熟料临界颗粒尺寸和合理级配，以提高制 品的耐热震性。
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•三、粘土质耐火制品的性质
• 1、耐火度：1580-1730℃
•特等：耐火度≥1750℃ •一等：耐火度≥1730℃ •二等：耐火度≥1670℃ •三等：耐火度≥1580℃
•2、高温耐压强度 •随A12O3含量的增加而增大。
•≥ 800℃：出现塑性变形， •1000—1200℃：强度出现最大值。 •≥ 1200℃，液相大量形成，粘度降低，耐压强度迅速下降
•刚玉质(Al2O3 95—100％)
•一、原料：高铝矾土（主要原料）、三石、工业氧化铝等。 •二、生产工艺特点 • 与多熟料粘土质制品的生产工艺相似。烧成比粘土耐火制品因难得多 （二次莫来石化），条件控制更加严格。
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•三、高铝质耐火材料的性质
•1．耐火度 • 耐火度波动范围大，一般为1770一2000℃，主要受A1203含量的影 响，同时耐火度还受杂质含量和种类的影响，与制品的矿相结构有关。 •2．荷重软化温度 开始变形温度大于1400℃，并随着Al2O3含量的 增加而提高。
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五、高铝质熔铸制品
高铝质熔铸制品是指高铝质配合料经高温熔化后浇注成一 定形状的制品。
1、原料 高铝矾土和工业氧化铝
2、性能：制品致密度高，气孔率低；耐火度和荷重软化温度 高；制品的晶体结构发育完整、晶粒粗大，化学稳定性好；高 温结构强度大；导热性好；抵抗熔渣侵蚀能力强。
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第三节 高铝质耐火材料
•
Al203≥48％，分为三个等级：
•I等：A1203＞75％
•II等：A12O3 60—75％
•Ⅲ等： A12O3 48一60％
• 根据矿物组成分类为：
•低莫来石及莫来石质(A12O3 48—71.8％)
•莫来石－刚玉质及刚玉—莫来石质(Al2O3 71.8—95％)
•5．抗渣性 A12O3为两性氧化物，既能抵抗酸性炉渣的侵蚀
也能低抗碱性炉渣的作用。但抗碱性渣的能力不及镁质材料， 却优于粘土质材料，并随莫来石和刚玉质含量增加而增强。
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四、高铝砖的用途
常用它来代替高质量的粘土砖和硅砖，以提高炉子 的寿命。目前主要用于砌筑高炉、热风炉、电炉炉顶、 鼓风炉、反射炉、回转窑内衬。此外，高铝砖还广泛地 用做平炉蓄热式格子砖、浇注系统用的塞头、水口砖等 。但高铝砖价格要比粘土砖高，故用粘土砖能够满足要 求的地方就不必使用高铝砖。
半硅质耐火材料(含A12O3 15~30%) 粘土质耐火材料(含Al2O3 30~46％) 高铝质耐火材料 (含A12O3＞40%)
硅酸铝质耐火材料是产量最大的一类耐火材 料。
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•第一节 Al2O3-SiO2系统状态图
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•第二节 粘土质耐火材料
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•5．耐热震性 • 耐热震性好，普通粘土砖1100℃水冷循环达10次以上，多熟料粘 土砖可达50一100次或更高。原因主要是莫来石及整个制品的热膨胀 系数小(平均4.5－5.8×10／℃)，而且比较均匀，过程中不发生晶型 转变所引起的体积变比。而且熟科颗粒之间尚有许多裂纹，可以缓冲 应力作用。
• (4)烧成。将砖坯烧结，使其具有一定的外形尺寸、气孔率与致密性，机
械强度要高、体积稳定性较好，耐火性能良好。
•全生料砖： 致密的硅质枯土、隧石粘土等不经煅烧直接作为原料。 • 特点：简化工艺，节约能源，降低成本，强度更高，体积收缩
•不烧砖： 粘土熟料颗粒+细粉+少量结合粘土+化学结合剂——混合——成 型 • 特点：不经高温烧成，生产简化，逐渐烧结。
•6．抗渣性 • 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 弱。提高制品的致密度，降低气孔率，能提高制品的抗渣性能。
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•四、粘土砖的用途
• 凡无特殊要求的砖体均可用粘土砖砌筑：高炉、热风炉、化 铁炉、平炉和电炉等温度较低部分使用粘土砖。盛钢桶、浇铸系统 用砖、加热炉、热处理炉、燃烧室、烟道、烟囱等均使用粘土砖。 •尤其适用于温度变化较大部位。