硅磚

硅磚是氧化硅質(zhì)耐火材料的主要種類，其中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于93％。硅磚是典型的酸性耐火磚，對酸性爐渣具有良好的抵抗性，對Al2O3，F(xiàn)eO，F(xiàn)e2O3等氧化物也具有良好的抵抗性，但對堿性爐渣的抵抗能力差，易被CaO，K2O，Na2O等氧化物作用而破壞。硅磚的荷重軟化溫度高達(dá)l640—1680℃，在高溫下長期使用體積比較穩(wěn)定。但硅磚抗熱震性差，耐火度不夠高。硅磚的性質(zhì)，包括化學(xué)礦物組成、真密度、體積密度、耐火度、荷重軟化溫度、高溫體積穩(wěn)定性、抗熱震性以及抗渣性等，與原料的性質(zhì)、晶型轉(zhuǎn)變狀況以及制造工藝等諸多因素密切相關(guān)。

(1)化學(xué)礦物組成。硅磚中SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)大于93％。一般硅磚中的晶相為鱗石英和方石英以及少量的殘存石英，基質(zhì)為玻璃相。

(2)真密度和體積密度。硅磚真密度的大小是判斷其晶型轉(zhuǎn)變程度的重要標(biāo)志之一。一般硅磚的真密度小于2.388／cm3，質(zhì)硅磚的真密度為2.33—2.34g／cm3。硅石為2.65g／cm3。鱗石英化程度愈高，則燒成硅磚真密度愈小。因此，根據(jù)硅磚的真密度可以判斷硅磚的礦物組成。

硅磚的體積密度與氣孔率有關(guān)。一般硅磚的顯氣孔率為17％一25％，體積密度為1.8—1.95g／cm3。硅磚的成型壓力愈高，體積密度愈大。增大體積密度可以提高硅磚的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、導(dǎo)熱性和抗渣性。

(3)耐火度。硅磚的耐火度較低，為1670—1730℃。隨著SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、晶型、雜質(zhì)種類和數(shù)量的不同稍有變化，但波動不大。SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)愈高、雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)愈低，則耐火度愈高。特別當(dāng)A12O3，K2O，Na2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加時(shí)，硅磚的耐火度降低?？傊?，硅磚的耐火度不高，不能滿足強(qiáng)化冶煉的要求。

(4)荷重軟化溫度。硅磚的荷重軟化溫度較高，一般為1620—1670℃，與其耐火度接近。這主要是因?yàn)闃?gòu)成硅磚的主晶相為具有矛頭雙晶的鱗石英形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和基質(zhì)黏度較大的玻璃相所致。硅磚在荷重作用下加熱從開始軟化變形到其破壞之間溫度間隔不大，一旦達(dá)到軟化溫度便迅速破壞，致使荷重軟化變形溫度范圍很窄。開始軟化溫度與其耐火度接近，這是硅磚的一個特殊性能。

(5)體積穩(wěn)定性。硅磚在加熱過程中，除了存在一般的熱膨脹外，還發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變并伴有體積膨脹。如果磚內(nèi)存在未轉(zhuǎn)變的殘余石英，高溫下將繼續(xù)轉(zhuǎn)變成鱗石英或方石英，產(chǎn)生較大的體積膨脹。普通硅磚從常溫加熱到1450℃時(shí)，體積膨脹率為1.5％一2.2％，而從1450℃冷卻到250℃時(shí)，體積收縮，終殘余膨脹率為0.1％一0.9％。質(zhì)硅磚的殘余膨脹不超過0.3％一0.4％。

(6)抗熱震性；由于溫度劇烈變化時(shí)，硅磚內(nèi)部的結(jié)晶發(fā)生快速型轉(zhuǎn)變，體積突然膨脹或收縮，產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，使硅磚崩裂或剝落。因此，硅質(zhì)耐火耐火磚的抗熱震性很差，在850℃下水冷僅為1—2次。但是，當(dāng)硅磚的使用溫度在600℃以上波動時(shí)，由于結(jié)晶不發(fā)生快速型轉(zhuǎn)變，它的抗熱震性較好。

(7)抗渣性。作為酸性耐火磚，硅磚對酸性和弱酸性爐渣以及含腐蝕性氣體的爐氣的抗侵蝕能力很強(qiáng)。對含有Ciao和FeO的爐渣侵蝕作用也有一定的抵抗能力。這是由于Si02與CaO或FeO共存時(shí)，Si02吸收一定數(shù)量的Cao和FeO后，在高溫下生成兩種互不相溶的黏度較大的液相，不易形成熔滴或滲入耐火磚的氣孔中。

雖然硅磚的耐火度不是很高，但荷重軟化溫度較高，高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，而且在600℃以上長期使用時(shí)穩(wěn)定性好，能抵抗酸性爐渣的侵蝕。因此，目前主要用于砌筑玻璃熔窯和焦?fàn)t。用硅磚砌筑焦?fàn)t炭化室隔墻，在高溫下具有良好的穩(wěn)固性和氣密性，使用壽命可達(dá)10—15年，如使用得當(dāng)，可達(dá)25年以上。硅磚曾用作酸性轉(zhuǎn)爐的內(nèi)襯磚。電爐爐頂、反射爐拱頂、蓄熱室及沉渣室過去也廣泛采用硅磚砌筑，現(xiàn)在已逐漸被高鋁磚及鎂鋁磚代替。

用硅磚砌筑的爐窯在加熱烘烤過程中，應(yīng)緩慢升溫，以免因膨脹過急而使砌體破壞。