耐火材料复习题及答案

一、1，硅酸盐矿物显微结构：硅酸盐结合物胶结晶体颗粒 晶体颗粒直接结合成结晶网 2，熔渣让耐火材料破坏的三种方式：单纯溶解、反应溶解、侵入变质溶解3，让坯料重新分布的力：静电引力、机械结合力、内摩擦力4，镁砖的分类：烧成镁砖、不烧镁砖、再结合镁砖5，颗粒料的组成原则：两头大，中间小6，32O Al 含量：%72<(莫来石) %72>（莫来石，刚玉）7，测耐火材料的抗拉性的两种方法：动态法、静态法8，2ZrO 增韧机理①应力诱导相变增韧②微裂纹增韧③裂纹分支增韧④裂纹偏转和弯曲增韧 9，铬镁质材料：方镁石，尖晶石其基质有三种：232,,MS C CMS S M二、主晶相：构成材料的主体，熔点较高，对材料的性质起支配作用的一种晶相基质：指分散有断续颗粒的连续介质（耐火材料中大晶体或骨料间隙中存在的物质） 耐火度：材料在没有荷重的情况下，抵抗高温作用下熔化和软化的性能注浆成型法：所谓注浆成型法，就是将粉料的悬浮液使之具有一定的流动性，将悬浮液注入到模具里面或模腔里面，形成具有一定形状的模坯的方法。

烧结：把粉状或非致密的原料经过加热，当它低于其熔点温度的一定温度范围时，发生少量的易熔成分液化，颗粒连接，填充空气孔隙，结构致密物增大、急剧膨胀，强度和化学稳定性提高等物理化学变化，成为坚实的结合体的过程。

二次莫来石化：指在1200℃以上，从水铝石脱水形成的刚玉，与高岭石分解出来的二氧化硅继续反应，形成的莫来石称为二次莫来石，过程为二次莫来石化。

三、1、什么叫困料？答：将混炼成型或挤力处理后的坯料在一定温度、湿度的环境下，储存一段时间的方法。

其发生的有利的化学物理变化有：通过困料的过程，使它里面的水分分布更加均匀，坯料表面的蒸发水分非常少；坯料里面的水分通过里面的毛细管从水分高的地方转移到水分少的地方，原来毛细管中没有被水填充的地方被水填充，增加了坯料的可塑性；在潮湿的环境中由于细菌的作用可使有机物变质，并生成有机酸，起到表面活性剂的作用并使坯料均化；另外，困料中的水化反应有时可以产生一些胶体物质，提高坯料的结合性和可塑性。

2、原料煅烧的目的？答：高温下除去结晶水、碳酸根和挥发物，使耐火制品在烧成时或高温下使用时提高稳定性；原料煅烧过程中会发生两个变化，一个是物理化学变化，根据原料的不同可能会涉及原料吸附水结晶水有机物的排出分解反应，相变和固相反应；第二是烧结，烧结是使原料的气孔率降低，提高原料的体积密度。

3、提高耐火材料的抗渣性答：有两点，一是提高原料的纯度，第二是制备致密并且均匀的组织结构的制品4、影响干燥时间的因素答：①物料的性质和结构②砖坯的形状和大小③坯体的最初含水量和干燥后的残余水分要求④干燥介质的温度、湿度和流速⑤干燥器的结构5、为了提高粘土制品的高温性能有哪些措施？答：①对粘土原料进行选矿、纯化处理，降低杂质含量②适当提高烧成温度，使制品具有致密结构③使用高基质（氧化铝的组成接近莫来石）组成结构特征配料④采用多熟料配料及混合细磨的措施6、二次莫来石化对耐火材料产生的影响有哪些？怎样防止？答：影响 ①形成莫来石时产生体积的增值，即体积突然增大②二次莫来石化时因体积增大，颗粒间相互推开，产生空隙，这些空隙很难靠液相来弥合，使各矿物分布不均匀防止 提高煅烧温度7、高铝砖产生黑心的原因答：最主要原因的是烧成气氛和钛铁杂质氧化物防止：①高钛防腐原料中采用强磁除铁，避免铁钛粒子共存②改变高铝砖的装配部位，尽量装在窑的足部，避免装在火箱部位③加大热风量，造成富氧操作，避免还原气氛④在冷却过程中缓慢降温，使低价铁钛粒子重新氧化而褪色8、应力诱导相变增韧答：诱导相变产生的能量使机体发生相变，消除外力产生的能量，达到增韧效果分析：2ZrO 分散在耐火材料基质中的时候，在烧成温度下，2ZrO 的形态是以2ZrO T 的形式存在。

2ZrO 有三种变体，一种是M 型2ZrO ，一种是T 型2ZrO ，一种是C 型2ZrO 。

开始时，在烧成温度以下的时候2ZrO 以四方形的形式存在，当冷却到某一个温度时，会发生马氏体相变，转变为M 型2ZrO ，并伴随有一定的体积膨胀和晶粒形状的变化，形状的变化由于受到周围基质的约束，相变受到抑制。

所以当它冷却到某一个温度时，因受到抑制会使温度降低，调整周围基质的性质有可能使T 型的2ZrO 即四方形的2ZrO 老弛到室温，当材料受到外力作用的时候，基质对2ZrO 颗粒的约束松弛，触发它向结晶型的转变，即向单斜型转变，这时相变消耗一部分能量，抵消了一部分外部能量，达到增韧效果。

9、焦油白云石砖（CaO 、MgO ），加入煤焦油和沥青作为结合剂，加入结合剂的作用有哪些？答：①在低温时，这些结合剂具有结合性，具有较高的常温强度。

白云石砂和液态的焦油和沥青混合后其坯料具有一定的可塑性，有利于制品成型。

②加入结合剂后，在混合加工的过程中，由于它自身具有一定的黏性，能防止坯料的偏析。

③焦油和沥青中含有很多碳素，当它渗透到白云石颗粒组织中时能显著的提高制品的使用效果。

④经过加热脱水的沥青，基本上不含水，对烧结白云石不产生水化作用，即对白云石水化起到保护作用。

10、白云石水化会给炉衬带来哪些不利影响？答：①体积膨胀，破坏砖体结构 CaO 的密度是多少，白云石水化后密度会降低多少，砖体因膨胀而受影响，导致砖体抗熔渣的冲刷性能及基质的抵抗能力降低等②降低炉衬的含碳量③阻碍碳素的石墨化，碳素以无定形的状态存在（解释）四、论述影响烧结莫来石质量的因素①铝硅比②原料活性③原料的混合方式和细度④坯体的成型方式⑤烧成温度和保温时间⑥杂质和添加物的影响每个点都要说明，否则不给分A ．232/SiO O Al 比。

合成莫来石的配料组成应为32O Al 71.8%~77.8%，2SiO 22.28%~28.2%，即232/SiO O Al 比为2.55~3.40之间。

许多研究表明，当配料中的32O Al 在68%左右时，莫来石熟料中的莫来石含量最高。

B ．原料的活性。

烧结法合成莫来石主要是通过固相反应来完成的，因此原料的活性对其有重要影响。

高岭土经1100℃煅烧后，其中的管状矿物被破坏，并发生一系列的相变化，使颗粒容易产生缺陷引起较高的活性，能促进莫来石的合成，利用熟料烧结，是较好的合成莫来石用天然原料。

主要由三水铝石构成的氢氧化铝，在400℃脱水后具有较大的活性，如英国常用三水铝石来合成莫来石。

氧化铝是合成莫来石的常用原料，其处于不同的结构状态时，活性相差甚远。

g- 32O Al 用于合成莫来石的效果比a- 32O Al 好，在g- 32O Al 转变为a- 32O Al 的温度区间内，反应速率显著增加。

用a-32O Al 与2SiO 可合成莫来石，但反应不易进行。

无定形的32O Al 与2SiO 尽管其活性很高，但也不易生成莫来石，烧后熟料中有残余的刚玉相。

在含2SiO 的原料中，石英和水晶在合成温度下有晶型转变，晶体中的缺陷浓度增加使离子的扩散速率增大，有利于固相反应和烧结。

而熔融石英则不然，当其与工业氧化铝配合成大量的针状晶核，对最终获得呈长柱状连锁交织网状结构的莫来石熟料大有益处。

C ．原料的混磨方式与细度。

原料的混磨有干法和湿法。

干法工艺较为简单，但磨细混合效果较差，不易混合均匀，特别是采用黏土原料时，混合磨细效率更低。

而湿法磨细时，黏土加水后形成高分散体系的胶体，流动性好，与工业氧化铝混合时，颗粒之间接触面积增大，研磨效率高。

烧成法合成莫来石为固相反应，原料颗粒小，则比表面积大，反应界面和扩散界面增加，反应物层厚度减小，反应速率增大。

而且颗粒愈小，其结构缺陷愈多，愈利于莫来石的固相反应和烧结。

D ．坯体的成型方式。

有压坯法和真空挤出两种成坯方式。

压坯法的成型压力较真空挤出法大，生坯的体积密度大。

增加压力对纯固相反应和烧结有促进作用，但有气相参与反应时，增加压力，反应速率反而下降。

压坯成型的生坯一般密度不均匀，而挤出成型的生坯密度均匀，烧成后体积密度显著提高，而且莫来石的生成量也较大。

E ．烧成温度及保温时间。

莫来石化反应与烧结过程可以分成三个阶段。

1200℃时开始生成莫来石，到1650℃结束，此为第一阶段。

在该阶段生成莫来石的固相反应和烧结过程同时进行，随着温度升高，莫来石含量增加，体积密度增大，气孔率降低，该阶段几乎无玻璃相形成，接近于纯固相反应。

1650~1700℃莫来石含量变化不大，但莫来石晶粒随温度的升高而长大，玻璃相也有所增加，1700℃时，熟料的显气孔率最低、体积密度最大，此阶段可看做第二阶段，实际上是有液相参与的烧结阶段。

在1700℃左右，进入烧结的末期阶段，烧结缓慢甚至有停滞现象，再继续升温，会产生反致密化现象，显气孔率增加、体积密度下降。

在一定的烧成温度下，保温时间对熟料的致密度、莫来石含量和晶体尺寸都有影响。

在相同的温度下，由于物料在回转窑中的保温时间短，而通常达不到回转窑中煅烧所获得的密度。

F.杂质及添加物的影响。

O Na 2对莫来石形成刚玉分解影响较大，它抑制莫来石的形成，在高温下导致莫来石分解，将产生大量的富硅玻璃。

O Li 2也能促进莫来石的分解。

当温度达到900℃时，即使很少量的O Li 2也能促使莫来石分解。

随着温度的升高，分解作用加速，至1500℃，0.5%~2.0%的O Li 2便可使莫来石完全分解。

O K 2对莫来石的影响研究较少，通常认为其作用与O Na 2相同，即破坏莫来石的形成，且使熟料内产生大量的玻璃相，恶化高温性能。

但是，当煅烧高岭土中含有2.0%的O K 2时，其莫来石含量达到理论含量的96%，且呈良好的网络状结构，被广泛用做堇青石莫来石窑具的原料。

2TiO 可以固溶到莫来石晶格中，固溶极限为2.9±0.2%。

在固溶极限内，2TiO 有助于莫来石的初期烧结和晶粒长大。

超过固溶极限则抑制烧结，并使熟料的总气孔率和平均孔径显著增大。

32O Fe 含量小于3%时，对莫来石的合成作用不明显，它的破坏作用仅局限于减缓莫来石化进程和增加玻璃相量。

但是32O Fe 含量大于3%时，特别是32O Fe 还原成43O Fe ，莫来石会因铁离子半径的增大而破坏。

MgO 、CaO 对莫来石的影响视其加入量而有区别。

例如添加3MgCO 从0.3%~0.5%时，莫来石含量随之增加。

当MgO 含量两达0.8%时就形成假蓝宝石（4 MgO •5 32O Al •2 2SiO ）和0.4%的玻璃相。

含1.5% MgO 的试样，在1500℃加热2~10h ，不会影响莫来石的结构。

但当MgO 增至2%，并延长保温时间，莫来石数量减少。

当MgO 达到18.6%时，莫来石则完全分解。

1.12%的CaO 能使莫来石分解10%，并形成43.4%的刚玉和3.5%的钙长石，11.5%的CaO 可使莫来石完全分解。