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礬土-碳化硅磚的性能指標及技術要求

編輯:耐火澆注料   時間:2020-03-20    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,在建材行業也稱硅莫磚。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石結合、黏土結合、二氧化硅結 合、Si3N4結合、Sialon結合、Si2N2O結合等。其不同結合碳化硅質耐火材料的性能指標見表1。

表 1不同材質結合聯化硅制品理化指標

 
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,在鐘香崇院士的領導下,我國也開展了 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注,碳化硅-鋯英石、碳化硅-莫來石、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—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良性能。純剛玉結合碳化硅材料,靠碳化 硅氧化產生的SiO2與基質中的Al2O3反應生成莫來石結合但是體系中生成的二次莫來石有限,燒成溫度也比較高,因 此,需要通過添加金屬硅和鋁等添加物來實現二次莫來石化。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生產復相耐火材料,受到了很大關注。特級或者一級高鋁熟料主要由剛玉、莫來石及少 量玻璃相組成,它構成礬土-碳化硅的骨架,基質由SiC、SiO2、SiO2質材料構成。二次莫來石化效應由碳化硅氧化產 生的SiO2與基質中的Al2O3反應產生。為了防止碳化硅的過度氧化導致材料的強度下降,一般會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2%,因為過高的加入量產生的莫來石化會導致材料的顯氣孔率上升。此外, 礬土中的雜質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-碳化硅主要由莫來石、剛玉、 碳化硅和玻璃相組成,在顆粒交界處形成的為莫來石、玻璃相及碳化硅。

礬土-碳化硅復相材料技術要求

隨著礬土-碳化硅工藝技術的進步,其制品的質量得到了顯著的提高,技術性能要求也大幅度提高。

一般來說, 礬土-碳化硅磚具有如下的優良性能:

(1)耐高溫

所用的襯磚須經得住1400℃左右的持續高溫負荷,荷重軟化溫度應超過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)抗熱震性能優良

礬土-碳化硅磚應用在水泥回轉窯時,窯每轉動一次時,耐火材料就會經受與水泥熟料接觸到直接暴露在窯內的 氣體中,這個過程一般會經歷將近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良

窯氣流中的SO2、Na2O、K2O等氣體容易通過裂紋或者氣孔進入到材料的內部,與材料中的組分發生反應,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,筒體表面溫度會降低100℃以上,具有節能環保的重要意義。

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