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硅莫砖的性能、发展及产品优势

时间:2018-01-03 10:01 作者:艾米点击:

1.硅莫砖的物理化学性能

硅莫砖中的“硅”指碳化硅,“莫”指莫来石,其实,硅莫砖是以高铝矾土、碳化硅为主要原料,通过烧结制出的耐火砖。本质上,硅莫砖只是一种添加了碳化硅的高铝砖。其中,一些产品可能掺有莫来石、“三石”、刚玉等耐火原料。

碳化硅在超高温、强还原条件下,由碳和二氧化硅发生反应合成。合成的特点是碳粒不动,SiO2和中间物质(SiO、Si)先变成气相再和碳接触并发生反应。

2.碳化硅对高铝砖性能的影响

加入碳化硅后,可以大幅改善高铝砖质的耐磨性、抗热震性、荷重软化温度和抗侵蚀性,制造出综合性能优越的新型耐火砖。

碳化硅的莫氏硬度高达9.5。在高铝砖中加入碳化硅,就提高了耐火砖的硬度。这样,当磨粒和耐火砖接触时,就限制了磨粒凿入耐火砖的深度,减少了磨粒在耐火砖表面滑动时从耐火砖表面切割下一定物质的可能,从而提高了耐火砖的耐磨性。碳化硅具有很高的热导率[84W/(m•K)]和适中偏低的热膨胀系数(4.7×10-6/K)。在高铝砖中加入碳化硅,则提高了材料的热导率,降低了材料的热膨胀系数。从而,可以显著改善高铝砖的抗热震性。

碳化硅氧化后形成SiO2和CO,SiO2再和Al2O3反应形成莫来石。这两个反应都伴随很大体积增加。反应产物莫来石也具有良好的高温性能。所以,适量加入碳化硅有助于补偿耐火砖的重烧收缩,提高荷重软化温度和抗蠕变性。

最早,西方国家的技术人员认为水泥窑中高铝砖的上限使用温度为1300~1350℃。如果超过1300℃,水泥熟料中的CaO和耐火砖中Al2O3、SiO2反应形成的富含CAS2、C2AS产物将被烧流,失去保护的耐火砖将很快损毁。因此,水泥窑高温带包括烧成带和过渡带都需要使用碱性砖。目前,这一观点因中国人发明了硅莫砖而需要作出修正。

加入碳化硅后,改变了高铝砖的侵蚀机理。这一改变起因于SiC的氧化。

第一,硅莫砖表面的SiC氧化成SiO2,堵塞了砖表面的气孔,使砖内气氛变为还原态。

第二,硅莫砖内部的SiC活化氧化,形成的SiO气体扩散至耐火砖表面,进一步氧化形成SiO2。

第三,新生的SiO2与其他物质一起形成了高黏度的玻璃相,封堵了气孔,减缓了氧的进入,维持了砖内的还原气氛。所以,当硅莫砖表面原有的高黏度玻璃相保护层被侵蚀减薄后,氧气进入硅莫砖,砖内部的SiC发生活化氧化,产生的SiO气体又在耐火砖表面氧化成SiO2,建立起新的保护层。如此循环往复,就大幅度地减慢了耐火砖的侵蚀,提高了耐火砖的寿命。

3.硅莫砖的品种和性能

硅莫砖是一种高铝碳化硅质耐火砖。若在硅莫砖中再添加不同的特种耐火原料,还可以继续提高硅莫砖的某些性能,也就可以将改性后的硅莫砖分成不同的子类。例如,在硅莫砖制砖料中用一部分红柱石代替矾土,可以制出硅莫红砖。硅莫红砖除具有良好的耐高温、耐侵蚀性外,还具有比硅莫砖更好的抗热震性。

很多水泥工厂的实践证明:硅莫红砖或硅莫砖用于5000t/d新型干法水窑的上过渡带可以获得12个月的寿命;用于2500t/d新型干法水泥窑的上过渡带,可以获得1~2年的使用寿命,相当于镁铝尖晶石砖的150%~200%。

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