1954年我國就開(kāi)始了對于焦爐用硅磚的研究,經(jīng)過(guò)了幾十年的研究直到1970年~1978年期間,焦爐用硅磚的生產(chǎn)工藝及其制品的品質(zhì)都沒(méi)有突破性的進(jìn)展,還是維持在一個(gè)較低的水平,生產(chǎn)出的硅磚合格率很低,且質(zhì)量差。后來(lái)寶鋼引進(jìn)日本的鋼鐵(包括煉焦)生產(chǎn)工藝技術(shù)與各項生產(chǎn)設備,焦爐硅磚的生產(chǎn)技術(shù)也包括在其中。我國的科研人員對引進(jìn)自日本的焦爐用硅磚進(jìn)行了詳細的剖析,且再其基礎上實(shí)行技術(shù)創(chuàng )新,終于在上世紀末期在河南洛陽(yáng)耐火廠(chǎng)和山西西小坪硅磚廠(chǎng)大規模的生產(chǎn)除了較為優(yōu)質(zhì)的焦爐用硅磚,其中鱗石英含量能達到近70%且殘余石英含量小于0.9%。而在之前,我國生產(chǎn)的硅磚中鱗石英含量很難突破40%,且其中殘余石英含量高達3%~4%以上。主要原因是對原料的把控和對工藝的優(yōu)化不到位,對其生產(chǎn)技術(shù)的核心技術(shù)沒(méi)有掌握,還存在著(zhù)不同地域硅石原料差異大,其物理、化學(xué)以及巖石學(xué)特性各有不同等現狀。從此,我國開(kāi)始了對硅石原料的深入研究,同時(shí)優(yōu)化硅磚的生產(chǎn)工藝,制定出了更加合理高效的生產(chǎn)工藝流程,生產(chǎn)出了硅磚質(zhì)量也得到了長(cháng)足的進(jìn)步。
復合配料試制焦爐用硅磚首先由劉金明提出,符合配料主要包括三種硅石(河北唐山和遼寧石門(mén)的結晶硅石以及山西五臺山的膠結硅石)以2.5mm為臨界粒度,在氧化亞鐵和氧化鈣作為礦化劑的情況下,在隧道窯中經(jīng)過(guò)1380℃燒成50小時(shí),獲得了優(yōu)質(zhì)的焦爐用硅磚,其中鱗石英含量為75%且殘余石英小于1%。
周萬(wàn)成、胡延恕等就A1203含量對硅磚性能的影響進(jìn)行了試驗研究,結果表明,A1203對硅磚制品的耐火度、荷重軟化溫度、真密度以及礦相組成均有影響。對于南方省份所產(chǎn)的焦爐硅磚的硅石原料的分析鮮有報道。
高振昕等從Si02晶型轉變的相圖和用后焦爐硅磚的顯微結構變化出發(fā),對提高焦爐硅磚質(zhì)量的主要途徑和方法進(jìn)行了分析研究,提出了自己的觀(guān)點(diǎn)。
總結幾十年來(lái)生產(chǎn)硅磚的基本經(jīng)驗,主要有以下幾個(gè)方面:
(1)原料是基礎。
原料應品質(zhì)穩定,燒成時(shí)不易松散且易于控制,還應有相當的儲量便于較長(cháng)時(shí)期使用。選擇適當的原料,可使制造工藝簡(jiǎn)化,操作方便,質(zhì)量穩定,成本降低。用不同性質(zhì)的二種或兩種以上的混合硅石制磚逐漸被人們采用,如洛耐、山東二耐、冷水江耐火材料廠(chǎng)等都驗證了用混合硅石比用單一硅石優(yōu)越,日本的硅磚也是采用二種以上甚至四種原料配合使用。用混合硅石制硅磚有以下幾個(gè)好處:一是可調整化學(xué)成分;二是可調整顆粒組成,經(jīng)濟的達到合理級配;三是易于控制磚胚在燒成時(shí)的膨脹和晶型轉化(每種硅石加熱時(shí)的膨脹曲線(xiàn)不完全一致,利用這一差別可以拉長(cháng)產(chǎn)生膨脹的溫度區段,使膨脹得以分散;四是降低成本。
(2)粒度級配要合理。
硅磚的粒度級配需考慮兩個(gè)方面的問(wèn)題:一是合格率,二是有利于石英的晶型轉換,達到預期的礦物組成?,F在大多數硅磚廠(chǎng)采用較小的臨界粒度2~2.5mm,最大不超過(guò)3mm,還有相當比例的細粉。中國科學(xué)院金屬研究所的研究報告稱(chēng),用再結晶、致密、中速轉化硅石,其臨界粒度大于3mm時(shí),燒成裂紋嚴重。
(3)重視礦化劑。
礦化劑是形成鱗石英相的必要因素,礦化劑的選擇涉及到鱗石英相的形成量,也就決定了硅磚性能的優(yōu)劣。
(4)混煉應具有捏合作用。
混料的過(guò)程中不僅涉及到混勻的問(wèn)題,泥料同樣也要求具有一定的捏合性,它能夠提高磚坯的密度,從而優(yōu)化硅磚的各項理化指標得到更為致密的硅磚。
(5)制胚機械化。
機械化制胚能夠保證硅磚生胚的質(zhì)量和其性能的穩定性。
(6)磚胚低溫干燥。
低溫干燥能在一定程度上提高硅磚的合格率,同樣也是不可忽視的一個(gè)關(guān)鍵步驟。
(7)燒成是關(guān)鍵。
硅磚的真密度在一定程度上能標準硅磚性能的優(yōu)異與否,而要獲得較低真密度的硅磚必須采用合理的燒成制度,包括燒成溫度,升溫速率和保溫時(shí)間等。
通過(guò)對于硅磚的生產(chǎn)工藝研究發(fā)現,在硅磚的生產(chǎn)過(guò)程中原料是獲得優(yōu)質(zhì)硅磚的必要條件,是硅磚優(yōu)劣的關(guān)鍵點(diǎn),同時(shí)需要合理的工藝和良好的裝備確保其產(chǎn)出硅磚的質(zhì)量,而硅磚的生產(chǎn)工藝中燒成制度則是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。
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