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耐火磚知識與新聞

石油焦煅燒的優質硅磚

針對以上罐式煅燒爐損毀原因和工作條件,對罐式煅燒爐用硅磚進行了專門研究和技術改進,生產出了性能更加優良的適合于石油焦煅燒的優質硅磚。改進措施主要有: 
1、選擇優質硅石原料 
我國有豐富的硅石資源,適合于耐火材料的硅石 主要是石英巖,根據其組織結構種類可分為結晶硅石 和膠結硅石。一般來說,結晶硅石純度較高,生料致 密度大,石英結晶顆粒較大,加熱時轉變速度較慢;膠 結硅石純度相對較低,加熱時轉化速度較快。因此,可以根據兩種硅石各自的優缺點,采用高純硅石為原材料,選用優質的河南鐵門結晶硅石和五臺山膠結硅石復合配料,制定合理的生產工藝,生產適合于罐式 煅燒爐用的硅磚。 
2、選用特制的復合礦化劑 
在硅磚生產過程中,常引入一定量的礦化劑,其 作用主要是利用礦化劑和SiO2形成低熔點的高溫液相,促使石英在燒成過程中轉化為磷石英和方石英。 目前,廣泛采用的礦化劑是石灰(CaO)和鐵鱗。石灰通常以石灰乳的形式加入,它既能增加成型后磚坯 的強度,也可在燒成低溫階段(600~700℃)與SiO2 反應而使磚坯強度有所增加,在1000℃以后生成的假硅灰石可與其他礦化劑生成液相,使石英向鱗石英轉化。但是由于石油焦中含有硫的單質和化合物,它 們與硅磚中的CaO或硅酸二鈣反應引起膨脹產生裂紋,因此,在生產炭素煅燒爐硅磚時用MnO2取代部分CaO,采用特制的MnO2-FeOx-CaO復合礦化劑制磚。MnO2除具有鈣質礦化劑的優點外,還能夠在較低溫度下促進鱗石英的形成,并且不與石油焦中的硫反應,是一種效果明顯的礦化劑。 
3、引入添加劑 
針對罐式煅燒石油焦窯爐的用途,為了提高硅磚的熱導率、耐磨性和體積穩定性,除了合理選擇硅石原料和加入合適的礦化劑外,還需要引入一定量的添 加物達到所需效果。 
(1) 加入高導熱原料以提高硅磚的熱導率和強度,例如加入SiC、Si3N4等原料。有研究表明,加入SiC可強化硅磚中鱗石英的形成,降低熱膨脹率和蠕變速率;由于SiC的體積密度和熱導率均較高,隨著SiC含量的增多,硅磚的熱導率及高溫抗折強度亦隨之提高。研究表明:加入1%、3%和5% (w)的SigN4的硅磚試樣,其抗熱震性均優于未加Si3N4的對比試樣,而且加入5%(w) SigN4的硅磚中有較多的鱗石英以及致密的顯微結構,有希望用作為大型罐式煅燒爐的砌筑材料。 
(2) 引入金屬添加劑及氧化物。在硅磚制造中引 入金屬添加劑及氧化物(如Si、CuO等)的研究表明,含有金屬添加劑的硅磚制品具有較致密的組織結構, 其特點是顯氣孔率低,體積密度及耐壓強度較高,最佳條件下燒成之后體積穩定。這是由于加入的金屬添加劑數量增大時制品中方石英含量減少,鱗石英含 量增多,并且金屬加入引起液相的生成,從而導致材料致密化及熱膨脹率下降。 
(3) 加入納米級添加劑。為了提高硅磚的密度和強度,向磚中引入納米氧化鐵和納米CaO,研究結果表明,納米添加劑能夠改善硅磚的物理和機械性能, 減小硅質制品的真密度,降低制品中殘余石英的含量,使硅質產品內部顆粒本身以及顆粒間在晶型轉變過程中伴隨的體積膨脹與收縮的同步性更好,減少了由于體積應力造成的裂紋孔隙。 
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