三石精矿在不定形耐火材料的应用综述-找耐火材料网

三石精矿在不定形耐火材料的应用综述

发布日期： 2017-12-21 00:00:00 阅读量（382）作者：

不定形耐火材料应用三石精矿作为膨胀剂的实例见表1。

表1不定形耐火材料应用的三石矿物实例

不定形耐火材料应用的三石矿物实例

综上所述，不定形耐火材料的各品种，如浇注料、可塑料、捣打料及耐火泥浆，都不同程度使用到蓝晶石、红柱石及硅线石，尤其是蓝晶石使用更为广泛。主要机理是利用三石矿物在高温下分解，莫来石化反应伴随的体积膨胀，以补偿不定形耐火材料在高温下的收缩，使线膨胀趋于正值，减轻结构剥落，增强材料体积稳定性。

此外，三石矿物的分解，形成莫来石矿物对材料的荷重软化温度、强度等都有良好的作用。

不定形耐火材料的膨胀剂还有使用石英(SiO2)的。利用石英同质多象转变产生的膨胀来补偿不定形耐火材料高温下的收缩。其中主要应用α-石英(高温石英)转变成α-方石英的膨胀，因它体积变化最大(表2)。

表2二氧化硅不同变体间转变时的体积变化

二氧化硅不同变体间转变时的体积变化

但是将石英与蓝晶石相比较，蓝晶石使用效果较好。一则是膨胀值相对较大，二则是由于蓝晶石分解，获得莫来石晶相，对材料高温性能有利。因此，目前在不定形耐火材料中常用蓝晶石作为膨胀剂，或与红柱石或硅线石复合作为外加物使用。

利用蓝晶石、红柱石和硅线石的分解莫来石化反应，对材料的性能产生好的影响，需要根据作业温度选择好品级、用量和粒度，否则会使材料内部恶化，造成材料的膨胀裂纹和密度及强度的降低。

以上的方法是利用三石矿物的分解，莫来石化伴随的膨胀反应和石英晶型转变产生的膨胀反应，补偿不定形耐火材料高温下的收缩，增强体积稳定性。但是，膨胀反应对材料的良好影响不止于此。上面几章讨论的如热风炉用低蠕变砖、改性高铝砖系列等，就是利用材料内部的膨胀反应来提高荷重软化温度和抗蠕变性、抗热震性等性能。所以我们要很好地利用三石来改善耐火材料的性能。

这里顺便指出，在耐火材料里大量存在着膨胀反应的问题。例如，以上讨论的热风炉用低蠕变砖的研发，其基质就有膨胀化效应问题。基质中：刚玉与石英的反应(△V= +10%);蓝晶石、红柱石、硅线石在高温下转变为莫来石时，有膨胀效应。分别为△V= +18%、+5.4%、+7.2%;又如：SiO2变体的膨胀效应;ZrO2晶形转变引起的膨胀化效应;高岭石加热变化过程，体积收缩效应 (△V= -20%)等等。关于膨胀反应对材料性能的影响，田守信的研究结果表明：固-固相的膨胀反应，如M+A=MA，使耐火材料膨胀、气孔率增加和体积密度下降;固-气的膨胀反应，如SiC+3/202→SiO2+CO、Si+O2→SiO2，使耐火材料膨胀和增重，它对材料的体积密度和总气孔率几乎没有什么影响，但它使闭气孔率增加和显气孔率减少;对于CaO的固-气相水化反应，在水化的初期阶段，显气孔率下降约1%，随后，材料的体积和气孔率增加，很快试样产生裂纹，松散甚至粉化;对于材料内的液-气相沉积反应，同气-气相沉积反应一样，使气孔率降低和密度增加。

总之，除了重视材料中大量存在的膨胀化反应外，更重要的是设法利用、控制它来改善材料的性能。