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高锆砖

高锆砖

 

    纯锆英石砖是以锆英石为主晶相,简称高锆砖,是含锆质耐火材料的重要种类之一。
    1、纯锆英石砖的生产
    (1)原料处理。锆英石砖的原料是精选的锆英石矿砂,简称锆砂。其中含锆英石的质量分数约90%。
    锆英石精矿砂粒度很细,而且单一,一般为0.1—0.2mm,不宜直接制耐火砖。欲获得有粗颗粒的纯锆英石质耐火砖,通常要对精矿砂预先煅烧或高温熔融制成锆英石熟料团块。煅烧熟料时首先将一部分精矿砂磨成细粉,与另一部分精矿砂混合,用暂时性有机结合剂黏结制成料球或荒坯,在1500—1700度(低于锆英石分解温度)下煅烧成密实的团块。若存在碱金属氧化物或MgO和GaO等矿化剂,则可在1050度以上的较低温度下煅烧。锆英石砂在煅烧时从900度开始产生收缩,达到大约1350度时趋于收缩停止,此后反而有所膨胀,在1700度以后又急剧收缩。锆英石精矿砂团块经煅烧后致密性提高,体积密度可达3.5g/cm3以上。
    若以细粉料生产纯锆英石制品,则可直接将精矿砂在1450度下煅烧,经急冷使其疏松,然后再磨细。
    (2)高锆砖的生产。生产纯锆英石制品宜采用暂时性的结合剂,如亚硫酸盐纸浆废液、糊精和木质素等,也可用乙基硅酸盐、烷基酸钙和磷酸以及水玻璃等。若用可塑耐火黏土作结合剂,制品便于成型和螭烧结,但往往会引起制品耐火度和体积稳罐定性降低。特别是当配料中加入的黏土量较高时,影响尤为显著,如图6-3所示。
    为促进纯锆英石制品的烧结,在配料中常加入少量的CaO,Ca(OH)2,MgO或MgF2以及其他矿化剂。这种添加剂在高温下促使ZrO2•SiO2分解,与ZrO2形成ZrO2固溶体并进入玻璃相中,从而促进烧结。
    用纯锆英石配料时,为保证制品有良好的性质及精确地形状,其颗粒粒度、结合剂和外加剂的数量等都必须精确配合。对含有各级粗颗粒的制品。需多级颗粒配料,细粉的比表面积和量应比普通耐火砖高,以利于制成致密的坯体和便于烧结。若坯体完全由细颗粒组成,细粉的最大粒度通常为44微米以下,其中数微米级者应占多数。成型时,根据对制品体积密度的要求,普通制品一般以挤泥法和干压法成型;致密者多用泥浆浇注法;高致密者常用泥浆浇注和等静压法。配料中各种组成应与成型方法相对应。纯锆英石制品必须在较高的温度下烧成,高致密的制品需更高的温度。根据坯体中细粉的性质、含量和矿化剂的种类与数量,最高烧成温度一般在1700度左右,应控制在使坯体烧结面不发生显著变形的温度下,并与保温时间相对应。
    2、高锆砖的性质和应用
    (1)高锆砖的性质。纯锆英石制品含ZrO2的质量分数为65%左右,几乎全部由锆英石晶体组成,只有极少量玻璃相和游离ZrO2。真密度4.55g/cm3左右,最高达4.62g/cm3,普通制品体积密度3.6—3.8g/cm3,显气孔率大于13%;致密耐火砖体积密度3.8—4.0g/cm3;显气孔率5%左右;高致密性制品,体积密度大于4g/cm3,显气孔率小于1.0%。
    由于此种制品几乎全部由锆英石晶体组成,仅含极少量玻璃相,在高温下黏度也很高,故耐火度很高,大于1825度。制品的常温耐压强度100—430MPa,抗折强度达17.8—76.3MPa。荷重软化温度大于1650度,并随矿化剂减少和烧成温度提高而增加,高者可达1750度。因而它是一种在高温下抵抗热重负荷共同作用优良且耐磨性较好的耐火砖。
    锆英石的热膨胀性较低,又经高温烧成,故制品的体积稳定性较高。室温至1400℃下,热膨胀率仅为0.5%。1500度下2h重烧,残存收缩率仅为0.04%~0.20%。有的制品经1650℃重烧无任何残存收缩。
    高致密性的锆英石制品,当其中无粗颗粒时,抗热震性较差。在使用时必须缓慢加热或冷却。当制品由多级颗粒构成时,抗热震性会显著提高。
    此种制品不易受金属液和熔渣的润湿与侵蚀,特别是不易受铝及其合金润湿。故具有良好的耐熔渣、金属液和玻璃液侵蚀的性能。高致密的制品性能更佳,例如受碱性熔渣侵蚀的程度只相当于莫来石制品的1/3。
    (2)高锆砖的应用。
    锆英石制品可用作连铸用盛钢桶中的内衬以及其他受熔渣侵蚀极严重的部位,也可用作铜、铝冶炼炉的铸口等。还可用于玻璃熔窑与玻璃液直接接触之处和上部结构,以及用作电熔锆刚玉砖与硅砖之间的隔离砖。

 





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