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罐式煅烧炉用硅砖的研究与改进措施

发布日期： 2018-04-25 08:53:27 阅读量（547）作者：

针对以上罐式煅烧炉损毁原因和工作条件,对罐式煅烧炉用硅砖进行了专门研究和技术改进，生产出了性能更加优良的适合于石油焦煅烧的优质硅砖。改进措施主要有：

1、选择优质硅石原料

我国有丰富的硅石资源,适合于耐火材料的硅石主要是石英岩,根据其组织结构种类可分为结晶硅石和胶结硅石。一般来说，结晶硅石纯度较高，生料致密度大,石英结晶颗粒较大,加热时转变速度较慢;胶结硅石纯度相对较低，加热时转化速度较快。因此，可以根据两种硅石各自的优缺点，采用高纯硅石为原材料,选用优质的河南铁门结晶硅石和五台山胶结硅石复合配料，制定合理的生产工艺，生产适合于罐式煅烧炉用的硅砖。

2、选用特制的复合矿化剂

在硅砖生产过程中，常引入一定量的矿化剂，其作用主要是利用矿化剂和SiO2形成低熔点的高温液相，促使石英在烧成过程中转化为磷石英和方石英。目前,广泛采用的矿化剂是石灰(CaO)和铁鳞。石灰通常以石灰乳的形式加入，它既能增加成型后砖坯的强度,也可在烧成低温阶段(600~700℃)与SiO2 反应而使砖坯强度有所增加，在1000℃以后生成的假硅灰石可与其他矿化剂生成液相，使石英向鳞石英转化。但是由于石油焦中含有硫的单质和化合物，它们与硅砖中的CaO或硅酸二钙反应引起膨胀产生裂纹，因此，在生产炭素煅烧炉硅砖时用MnO2取代部分CaO,采用特制的MnO2-FeOx-CaO复合矿化剂制砖。MnO2除具有钙质矿化剂的优点外，还能够在较低温度下促进鳞石英的形成,并且不与石油焦中的硫反应，是一种效果明显的矿化剂。

3、引入添加剂

针对罐式煅烧石油焦窑炉的用途，为了提高硅砖的热导率、耐磨性和体积稳定性，除了合理选择硅石原料和加入合适的矿化剂外,还需要引入一定量的添加物达到所需效果。

(1) 加入高导热原料以提高硅砖的热导率和强度,例如加入SiC、Si3N4等原料。有研究表明，加入SiC可强化硅砖中鳞石英的形成，降低热膨胀率和蠕变速率;由于SiC的体积密度和热导率均较高，随着SiC含量的增多,硅砖的热导率及高温抗折强度亦随之提高。研究表明：加入1%、3%和5% (w)的SigN4的硅砖试样，其抗热震性均优于未加Si3N4的对比试样，而且加入5%(w) SigN4的硅砖中有较多的鳞石英以及致密的显微结构，有希望用作为大型罐式煅烧炉的砌筑材料。

(2) 引入金属添加剂及氧化物。在硅砖制造中引入金属添加剂及氧化物(如Si、CuO等)的研究表明，含有金属添加剂的硅砖制品具有较致密的组织结构，其特点是显气孔率低,体积密度及耐压强度较高，最佳条件下烧成之后体积稳定。这是由于加入的金属添加剂数量增大时制品中方石英含量减少,鳞石英含量增多,并且金属加入引起液相的生成,从而导致材料致密化及热膨胀率下降。

(3) 加入纳米级添加剂。为了提高硅砖的密度和强度，向砖中引入纳米氧化铁和纳米CaO,研究结果表明，纳米添加剂能够改善硅砖的物理和机械性能，减小硅质制品的真密度，降低制品中残余石英的含量,使硅质产品内部颗粒本身以及颗粒间在晶型转变过程中伴随的体积膨胀与收缩的同步性更好,减少了由于体积应力造成的裂纹孔隙。