常用耐火原料基础知识.ppt

第二篇 常用耐火原料基础知识 同质多晶（polymorphism，pleomorphism） 同一化学组成在不同外界条件下（温度、压力、pH值等），结晶成为两种以上不同结构晶体的现象。又称同质异象和多晶现象。这样一些物质成分相同而结构不同的晶体，则称为同质多晶变体。 类质同象（isomorphism） 物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 实例 完全类质同象：组分之间可以以任意量互相代替，如镁橄榄石Mg2[SiO4]晶体，其晶格中Mg2+可以被Fe2+以任意比例所替代占据，由此形成一个系列： Mg2[SiO4]------------------Fe2[SiO4] 镁橄榄石 橄榄石魂晶或固溶体 铁橄榄石 不完全类质同象：在闪锌矿ZnS中，部分的Zn2+可被Fe2+替代，其替代量最大只达到原子数的30.8%，如果代替量大于30.8%，闪锌矿的结构将被破坏。 ZnS----------- - - - - - - -FeS AL2O3-SiO2二元系相图 第一章 硅质耐火原料 硅质耐火原料：是指以SiO2为主成分的天然矿物和人工合成原料。通常将SiO2含量大于96%的硅质原料，如硅石、石英砂、脉石英、熔融石英等，称为硅质原料； 半硅质原料：而将SiO2含量大于60%的硅质原料，如叶腊石、膨胀珍珠岩、硅藻土等，称为半硅质原料。 SiO2的变体 β-石英（Quartz）：在一个大气压下，573℃以下稳定，属三方晶系。发育完整的单晶体呈柱状，常见菱面体和六方柱的聚形，在柱面上可见明显的横纹（生长条纹）。在自然界中， β-石英是SiO2的最普通结晶形态，分布广泛，通常呈粒状和块状形式存在，如石英砂、硅石以及各种水晶等， 结构差别——[SiO4]连接方式不同 SiO2的晶型转变 重建型（迟钝型）转变 破坏原有原子间化学键，改变原子最邻近配位数，使晶体结构完全改变原样的一种多晶转变形式。 位移型（迅速型）转变 不打开任何键，也不改变原子最邻近的配位数，仅仅使结构发生畸变，原子从原来位置发生少许位移，使次级配位有所改变的一种多晶转变形式。 SiO2变体检的体积效应 结晶硅石的加热变化（不加矿化剂） SiO2变体的实际转化图 矿化剂（Mineralizer,mineralizing agent) 作用：在烧成时加速石英转变为鳞石英，而不显著降低系统的耐火度。 矿化机理：β-石英在573℃转变为α-石英，在1200~1470℃范围内，α~石英很快转变为亚稳方石英使石英颗粒产生裂纹，同时α-石英、亚稳方石英和矿化剂及杂质等相互作用形成液相，并沿着裂纹侵入颗粒内部，促进α-石英和亚稳方石英不断地溶解于所形成的也相中，使之成为硅氧的过饱和溶液，然后以稳定的鳞石英形态不断地从溶液中结晶出来，完成由α-石英向α-鳞石英的转变。 影响矿化能力的因素 矿化剂与SiO2形成液相的共熔温度：共熔温度越低，越能促使方石英通过液相向鳞石英转化，矿化作用越强烈，鳞石英的生成量越多，结晶颗粒也越大。 矿化剂与SiO2形成的液相的结晶能力：只有能使液相具有高的结晶能力的氧化物才具有较高的矿化能力。 石英与亚稳方石英在液相中的溶解速度：溶解速度取决于质点在液相中的扩散速度和液相对不稳定固相的润湿能力。液相的粘度越小，质点在液相中越容易扩散，溶解速度愈快，鳞石英化能力愈强。 液相结构：若液相中含有大量的二氧化硅四面体层的阴离子络合物，其近程秩序和鳞石英的晶格结构相近，则易于从液相中析出鳞石英。 矿化剂的选取原则 1、能与SiO2作用，并在不太高的温度下形成液相（一般应在1300~1350℃以前），而且对系统的耐火度降低不大； 2、能够形成足够数量的液相；液相应具有低的粘度及较强的润湿石英颗粒表面的能力。液相的数量随温度升高变化不大； 3、矿化作用不过于激烈，烧后制品不产生裂纹； 4、矿化剂不具备水溶性，在胚体中易于分布均匀； 5、价格合理，易于制备。 氧化物与SiO2形成液相的共熔温度 硅砖中矿化剂的加入量 硅砖中矿化剂的加入量通常不应超过2%~4%，否则会强烈降低系统的耐火度。 硅砖的生产 原料 ■硅石，含SiO2 96%以上。 ■费硅砖，可减少砖坯的烧成膨胀，降低烧成废品。 ■石灰，以石灰乳的形式加入坯料中，起着结合剂的作用，结合砖坯的石英颗粒，在干燥后增加砖坯的强度； 在烧成过程中起着矿化剂的作用，促进石英的转变。当含有欠烧的CaCO3颗粒和过烧石灰时，会使制品中产生溶洞 硅砖的生产 ■矿化剂 铁鳞（轧钢皮），粒度要求0.088mm的应大于80%，0.5mm的不超