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礬土-碳化硅磚的性能指標及技術(shù)要求

作者:小編 分類(lèi):新聞資訊 時(shí)間:2021-04-07 瀏覽:

礬土-碳化硅磚于20世紀90年代初試制成功, 曾叫做HMS高耐磨磚, 在建材行業(yè)也稱(chēng)硅莫磚。耐磨系數高于磷酸鹽結合高鋁磚五倍以上。早在1891年美國人艾奇發(fā)明合成了碳化硅,其具有高的耐火度和熱導率,低的熱膨脹系數,在還原性氣氛下到2600℃保持穩定。根據結合相的不同,可以將碳化硅制品分為莫來(lái)石結合、黏土結合、二氧化硅結合、Si3N 4結合、Sialon結合、Si2N2O結合等。其不同結合碳化硅質(zhì)耐火材料的性能指標見(jiàn)表1。


1不同材質(zhì)結合聯(lián)化硅制品理化指標
礬土-碳化硅磚的性能指標及技術(shù)要求(圖1)

20世紀80年代末期,氧化物與非氧化物的復相耐火材料成為研究熱門(mén),在鐘香崇院士的領(lǐng)導下,我國也開(kāi)展了復相耐火材料的研究,作為非氧化物,碳化硅得到了很大的關(guān)注,碳化硅-鋯英石、碳化硅-莫來(lái)石、碳化硅-剛玉等先后研制成功。相較于單一碳化硅材料,這些復相耐火材料具有更好的性能,其一:抗氧化性較好,復相材料的氧化屬于保護性氧化, 碳化硅氧化得到的SiO2會(huì )在材料表面形成保護層, 阻礙了氧化向材料內部的滲透; 其二:復相材料燒成溫度較單一材料低,而復相材料的強度卻更高;其三:可以結合不同物相的優(yōu)良性能。純剛玉結合碳化硅材料,靠碳化硅氧化產(chǎn)生的SiO2與基質(zhì)中的AI2O 3反應生成莫來(lái)石結合但是體系中生成的二次莫來(lái)石有限, 燒成溫度也比較高,因此,需要通過(guò)添加金屬硅和鋁等添加物來(lái)實(shí)現二次莫來(lái)石化。在我國,天然高鋁礬土資源得天獨厚,屬于水鋁石-高嶺石型, 用高鋁礬土熟料與SiC生產(chǎn)復相耐火材料, 受到了很大關(guān)注。特級或者一級高鋁熟料主要由剛玉、莫來(lái)石及少量玻璃相組成, 它構成礬土-碳化硅的骨架, 基質(zhì)由SiC、SiO2、SiO2質(zhì)材料構成。二次莫來(lái)石化效應由碳化硅氧化產(chǎn)生的SiO2與基質(zhì)中的AI2O 3反應產(chǎn)生。為了防止碳化硅的過(guò)度氧化導致材料的強度下降,一般會(huì )往材料中加入抗氧化劑金屬硅或者鋁,但是加入量一般不超過(guò)2%,因為過(guò)高的加入量產(chǎn)生的莫來(lái)石化會(huì )導致材料的顯氣孔率上升。此外,礬土中的雜質(zhì)氧化鈦和氧化鐵可以作為助燒劑,有利于試樣的燒結致密化。因此,礬土-碳化硅主要由莫來(lái)石、剛玉、碳化硅和玻璃相組成,在顆粒交界處形成的為莫來(lái)石、玻璃相及碳化硅。

 

礬土碳化硅復相材料技術(shù)要求 
      
     
隨著(zhù)礬土-碳化工藝技術(shù)的進(jìn)步,其制品的質(zhì)量得到了顯著(zhù)的提高,技術(shù)性能要求也大幅度提高。一般來(lái)說(shuō),礬土-碳化硅磚具有如下的優(yōu)良性能:

 

    (1)耐高溫

    所用的襯磚須經(jīng)得住1400℃左右的持續高溫負荷,荷重軟化溫度應超過(guò)1500℃,以確保在工作溫度下的良好的體積穩定性。

 
 
(2)耐磨性好

     礬土-碳化硅的主晶相是莫來(lái)石、碳化硅、剛玉;其中碳化硅具有良好的耐磨性,較高的莫氏硬度和體積密度

    
     
(3)抗熱震性能優(yōu)良
    
礬土-碳化硅磚應用在水泥回轉窯時(shí),窯每轉動(dòng)一次時(shí),耐火材料就會(huì )經(jīng)受與水泥熟料接觸到直接暴露在窯內的氣體中,這個(gè)過(guò)程一般會(huì )經(jīng)歷將近400℃的溫差,周期性的熱應力對礬土-碳化硅耐火材料有很大的損壞,因此,要求礬土-碳化硅復相材料應具有良好的抗熱震性能。

     
     
(4)抗酸堿性氣體侵蝕性能優(yōu)良
 
窯氣流中的SO2、Na2O、K2O等氣體容易通過(guò)裂紋或者氣孔進(jìn)入到材料的內部,與材料中的組分發(fā)生反應,導致耐火材料的損毀,因此,要求礬土-碳化硅應具有良好的抗酸堿性氣體侵蝕的能力。

 
       
(5)隔熱性能好

      礬土-碳化硅的熱導率(2.3~2.5W/(m-K))較堿性制品(2.69~2.74W/(m·K))低;用于水泥回轉窯各部位,與堿性磚相比,筒體表面溫度會(huì )降低100℃以上,具有節能環(huán)保的重要意義。


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