硅磚

硅磚是氧化硅質(zhì)耐火材料的主要種類(lèi)，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(duì)酸性爐渣具有良好的抵抗性，對(duì)Al2O3，F(xiàn)eO，F(xiàn)e2O3等氧化物也具有良好的抵抗性，但對(duì)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(zhǎng)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(lèi)和數(shù)量的不同稍有變化，但波動(dòng)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(mǎn)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(kāi)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(kāi)始軟化溫度與其耐火度接近，這是硅磚的一個(gè)特殊性能。

(5)體積穩(wěn)定性。硅磚在加熱過(guò)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(guò)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(dòng)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(guò)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(guò)程中，應(yīng)緩慢升溫，以免因膨脹過(guò)急而使砌體破壞。