耐火材料课件第三章

Al2O3 - SiO2
Na2O(K2O)-A12O3-SiO2
杂质作用 杂质作用 耐火度↓↓
优质硅砖要求：
CaO≤3％
（A12O3十TiO2十R2O）≤0.5％
Al2O3-CaO-SiO2系
B:1%Al2O3, 2%CaO, 97%SiO2
B’:0.5%Al2O3,2%CaO, 97.5%SiO2
鳞石英双晶(N1 ×100)
石英粒状晶体的断口形貌
纯SiO2变体的△G-T图
Go/KJ
15
10
方 石英
鳞石英
5
石英
0
-5
-10
-15
-20
-25
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Temp./K
3.3 矿化剂选择原则
* 有二液区； ** 形成液相温度＜ 1470℃（鳞石英的最高稳定温度）
C’)≈10.9%
S1600=(SiO2-B’)×100%/（SiO2-
C’)≈89.1%
A12O3对硅砖有严重影响
与液相相关的因素
— 液相的形成温度（低共熔点） — 液相的数量 — 液相的粘度（如氟化物） — 液相对SiO2的润湿能力 — 液相（硅酸盐）的结构（O:Si≈2.1-2.5 ，SiO4
CaO-FeO-SiO2 系
∵CaO-SiO2、FeO-SiO2 都有二液区，由两个含 二液区的二元系统构成 的三元系统，仍然保持 着二液区。
∴ CaO- FeO可作为矿化 剂；硅砖可以同时吸收 不同比例的CaO和FeO。
Al2O3-SiO2系
∵加入6% Al2O3，液化 温度由1723℃ 降到 3Al2O3·2SiO2-SiO2共 晶点1595℃ ，并且无 二液区。
1713℃
熔体
急冷 石英玻璃
573℃
163℃
180~270℃
-石英 三方
-鳞石英 六方
-方石英 斜方
-鳞石英 斜方
SiO2不同变体间转变时的体积变化
互变性转变 β-石英→α-石英 γ-鳞石英→β-鳞石英 β-鳞石英→α-鳞石英 β-方石英→α-方石英 α-石英→α-鳞石英 α-石英→α-方石英 α-鳞石英→α-方石英
变体名称
β-石英 α-石英
稳定温度， ℃
＜573 573~870
γ-鳞石英 常温~117
β-鳞石英 117~163 α-鳞石英 870~1470 β-方石英 180~270
α-方石英 1470~1713 石英玻璃 ＜1713
晶系 结晶习性
常温下真比重
熔点，℃
三方 六方
柱状
2.651 2.533
斜方 六方
TiO2-SiO2系
∵液化温度1780 （1794）℃，二液区 宽度18-92 TiO2（偏 向TiO2），二元共熔 点1553℃
∴ TiO2不能用作矿 化剂
Cr2O3-SiO2系
∵ 液化温度2250℃，
二液区宽度5-98 Cr2O3 ，二元共熔点 1720℃ 。
∴ Cr2O3不能用作矿化 剂
含SiO2的二元系统类型
有二液区
CaO-SiO2
FeO-SiO2
MgO-SiO2
TiO2-SiO2
Cr2O3-SiO2
不含二液区
Al2O3-SiO2
Na2O-SiO2
K2O-SiO2
CaO-SiO2系
∵ 液化温度1707℃， 二液区宽度1-27.5 CaO，二元共熔点 1436℃
∴ CaO可用作矿化剂； 硅砖可以单独吸收 27.5%CaO而不致崩溃 。
FeO-SiO2系
∵液化温度1698℃，二 液区宽度3-42 FeO，二 元共熔点1178℃
∴FeO能用作矿化剂 ；
硅砖可以单独吸收
42%FeO而不致崩溃 。
MgO-SiO2系
∵ 液化温度1695 （1723）℃， 二液区 宽度3-42 MgO，二元 共熔点1543℃ 。
∴ MgO不能用作矿化剂
∴ Al2O3不能用作矿化 剂
Na2O-SiO2系
∵加入6.5%Na2O，液化温
度下降到1600℃，25%Na2O， 液化温度降到Na2O·SiO2SiO2共晶点789℃，并且无二 液区。
∴ Na2O不能用作矿化剂;
Na2O 也是有害杂质。
R2O-Al2O3-SiO2系
ห้องสมุดไป่ตู้
Na2O（K2O）- SiO2
方石英含量与侵蚀量的关系 （熔点1723℃）
侵蚀量/mm
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
0
1500oC
1400oC
20 40 60 80 100
方石英含量/%
2.0
方 石英
鳞石英
石英
1.5
硅质玻璃
线膨胀系数/%
1.0
0.5
0.0 0
200 400 600 800 1000
温度/oC
矛头状双晶 2.27~2.35（天然） 2.262~2.285（人工）
2.24
六方 蜂窝状结构
2.228
斜方
等轴 非晶质
2.33~2.34（天然） 2.31~2.32（人工）
2.229 2.203
1713 1670
1730
SiO2的晶型转变
-石英 六方
870℃
-鳞石英 1470℃
六方
-方石英 等轴
α-方石英→熔体 熔融石英→α-方石英
体积变化，% 转变温度，℃ 转变方式
+0.82 +0.28 +0.2 +2.8
573 117 163 180~270
位移 型转
变
+12.7 +17.4 +4.7
870 1200~1350
1470
重建 型转
变
+0.1
1713
-0.4
~1200
鳞石英矛头双晶（熔点1670℃）
第三章 硅质耐火材料
重点内容
◆ 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
3.1 硅质耐火材料
SiO2，93-98% 酸性 —焦炉、热风炉、玻璃熔窑、隧道窑的拱顶、各 种窑炉的架子砖等。
3.2 硅砖生产的物理化学原理
SiO2变体的性质
Al2O3-CaO-SiO2系
B:1%Al2O3、 2%CaO、 97%SiO2
L1600=(SiO2-B)×100%/（SiO2-C）≈15.3%
S1600=(SiO2-B)×100%/（SiO2-C）≈84.5%
B’:0.5%Al2O3 、2%CaO 、97.5%SiO2
L1600=(SiO2-B’)×100%/(SiO2–
中O:Si ＝2.29）
3.4 硅砖的生产工艺要点
原料
分类
结晶 硅石
胶结 硅石
岩石分类
脉石英 石 英岩 变质 石英岩 石
英砂
砂岩 玉髓 燧石岩
显微结构和特征
晶粒很大，纯净，转变困难 晶粒较 小，纯净，中速转变 晶粒受地壳压 力而发生扭曲，易转变 晶粒较大， 纯度不定