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耐火磚知識與新聞

高鋯磚

高鋯磚

 

    純鋯英石磚是以鋯英石為主晶相,簡稱高鋯磚,是含鋯質耐火材料的重要種類之一。
    1、純鋯英石磚的生產
    (1)原料處理。鋯英石磚的原料是精選的鋯英石礦砂,簡稱鋯砂。其中含鋯英石的質量分數約90%。
    鋯英石精礦砂粒度很細,而且單一,一般為0.1—0.2mm,不宜直接制耐火磚。欲獲得有粗顆粒的純鋯英石質耐火磚,通常要對精礦砂預先煅燒或高溫熔融制成鋯英石熟料團塊。煅燒熟料時首先將一部分精礦砂磨成細粉,與另一部分精礦砂混合,用暫時性有機結合劑黏結制成料球或荒坯,在1500—1700度(低于鋯英石分解溫度)下煅燒成密實的團塊。若存在堿金屬氧化物或MgO和GaO等礦化劑,則可在1050度以上的較低溫度下煅燒。鋯英石砂在煅燒時從900度開始產生收縮,達到大約1350度時趨于收縮停止,此后反而有所膨脹,在1700度以后又急劇收縮。鋯英石精礦砂團塊經煅燒后致密性提高,體積密度可達3.5g/cm3以上。
    若以細粉料生產純鋯英石制品,則可直接將精礦砂在1450度下煅燒,經急冷使其疏松,然后再磨細。
    (2)高鋯磚的生產。生產純鋯英石制品宜采用暫時性的結合劑,如亞硫酸鹽紙漿廢液、糊精和木質素等,也可用乙基硅酸鹽、烷基酸鈣和磷酸以及水玻璃等。若用可塑耐火黏土作結合劑,制品便于成型和螭燒結,但往往會引起制品耐火度和體積穩罐定性降低。特別是當配料中加入的黏土量較高時,影響尤為顯著,如圖6-3所示。
    為促進純鋯英石制品的燒結,在配料中常加入少量的CaO,Ca(OH)2,MgO或MgF2以及其他礦化劑。這種添加劑在高溫下促使ZrO2•SiO2分解,與ZrO2形成ZrO2固溶體并進入玻璃相中,從而促進燒結。
    用純鋯英石配料時,為保證制品有良好的性質及精確地形狀,其顆粒粒度、結合劑和外加劑的數量等都必須精確配合。對含有各級粗顆粒的制品。需多級顆粒配料,細粉的比表面積和量應比普通耐火磚高,以利于制成致密的坯體和便于燒結。若坯體完全由細顆粒組成,細粉的最大粒度通常為44微米以下,其中數微米級者應占多數。成型時,根據對制品體積密度的要求,普通制品一般以擠泥法和干壓法成型;致密者多用泥漿澆注法;高致密者常用泥漿澆注和等靜壓法。配料中各種組成應與成型方法相對應。純鋯英石制品必須在較高的溫度下燒成,高致密的制品需更高的溫度。根據坯體中細粉的性質、含量和礦化劑的種類與數量,最高燒成溫度一般在1700度左右,應控制在使坯體燒結面不發生顯著變形的溫度下,并與保溫時間相對應。
    2、高鋯磚的性質和應用
    (1)高鋯磚的性質。純鋯英石制品含ZrO2的質量分數為65%左右,幾乎全部由鋯英石晶體組成,只有極少量玻璃相和游離ZrO2。真密度4.55g/cm3左右,最高達4.62g/cm3,普通制品體積密度3.6—3.8g/cm3,顯氣孔率大于13%;致密耐火磚體積密度3.8—4.0g/cm3;顯氣孔率5%左右;高致密性制品,體積密度大于4g/cm3,顯氣孔率小于1.0%。
    由于此種制品幾乎全部由鋯英石晶體組成,僅含極少量玻璃相,在高溫下黏度也很高,故耐火度很高,大于1825度。制品的常溫耐壓強度100—430MPa,抗折強度達17.8—76.3MPa。荷重軟化溫度大于1650度,并隨礦化劑減少和燒成溫度提高而增加,高者可達1750度。因而它是一種在高溫下抵抗熱重負荷共同作用優良且耐磨性較好的耐火磚。
    鋯英石的熱膨脹性較低,又經高溫燒成,故制品的體積穩定性較高。室溫至1400℃下,熱膨脹率僅為0.5%。1500度下2h重燒,殘存收縮率僅為0.04%~0.20%。有的制品經1650℃重燒無任何殘存收縮。
    高致密性的鋯英石制品,當其中無粗顆粒時,抗熱震性較差。在使用時必須緩慢加熱或冷卻。當制品由多級顆粒構成時,抗熱震性會顯著提高。
    此種制品不易受金屬液和熔渣的潤濕與侵蝕,特別是不易受鋁及其合金潤濕。故具有良好的耐熔渣、金屬液和玻璃液侵蝕的性能。高致密的制品性能更佳,例如受堿性熔渣侵蝕的程度只相當于莫來石制品的1/3。
    (2)高鋯磚的應用。
    鋯英石制品可用作連鑄用盛鋼桶中的內襯以及其他受熔渣侵蝕極嚴重的部位,也可用作銅、鋁冶煉爐的鑄口等。還可用于玻璃熔窯與玻璃液直接接觸之處和上部結構,以及用作電熔鋯剛玉磚與硅磚之間的隔離磚。

 





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