硅莫砖

水泥行业的硅莫砖与冶金行业的高铝SiC砖是用高铝熟料与SiC配料制取的制品，并非用纯莫来石、SiC生产。众所周知，我国的特等和一等高铝熟料主要由刚玉莫来石及少量玻璃相组成，它构成硅莫砖的骨架，基质由SiC、Al2O3、SiO2质材料构成。二次莫来石化效应是由碳化硅氧化产生的SiO2与Al2O3反应产生。烧成过程发生下列反应：  SiC+O2 = SiO+CO2SiO+O2=2SiO2 2CO+O2=2CO2 反应得到的SiO2，一部分沉积在颗粒表面形成保护膜，防止其进一步氧化，另一部分填充和封闭气孔，使结构致密。如果SiC大量氧化，将使砖氧化层加厚，内部结构变得疏松。为了防止SiC氧化，加入金属Si、Al粉等防氧化剂。Si粉氧化后生成SiO2，即Si+O2=SiO2，2SiO2+3Al2O3=3Al2O3·2SiO2（莫来石）。随着Si加入量的增加，氧化层厚度减薄。可是加入量超过2%时，制品气孔率上升，耐压强度下降，这是由于过量SiO2造成二次莫来石化效应过大，伴随体积膨胀过大，使结构疏松[6]。添加金属Al粉，以金属Al粉、Al2O3和SiC混合粉，共磨混合，在制品烧成过程中，Al 在1 000 ℃时氧化为Al2O3，SiC在1 250 ℃时氧化为SiO2，Al2O3和SiO2在1 400 ℃时开始反应形成莫来石[7]。单独加入金属Si或Al，制品表面氧化层均较厚，一般大于5 mm。二者同时加入，表面氧化层厚度小于1 mm，一般在0.3 mm以下。因为Al·Si的低共熔点温度低（577 ℃），在较低的温度下产生液相，有利于物质扩散，降低反应生成温度及增加生成量，提高制品强度，金属Al粉还可以把Si粉和SiC粉表面的SiO2还原成Si，增强Si粉的反应活性。使其与Al2O3反应生成莫来石，阻止SiC氧化。 防止SiC氧化，也可以将高铝粉、SiC粉结合粘土或硅质料共同磨细，使其高度均匀分散，并与高铝颗粒均匀接触。在SiC氧化生成SiO2与Al2O3反应生成莫来石的同时，共磨粉里粘土或硅质料中过量的SiO2与Al2O3反应生成莫来石，在SiC晶粒表面产生莫来石化效应，伴随体积膨胀制品致密。而原料中TiO2、Fe2O3与过量SiO2共熔产生液相填充气孔和封闭气孔，防止空气进入，阻止SiC氧化。制品表面氧化层小于0.3 mm。 制砖原料颗粒堆积密度也很重要。颗粒堆积紧密，气孔少且小，渗入的气体少，也能减轻氧化，同时能得到结构致密、强度高的制品。 原料的Fe2O3含量和破粉碎带入的机械Fe也是影响SiC氧化的重要因素，反应如下： SiC+Fe2O3+O2=Fe2SiO4+CO 利用粘土加有机结合剂的制品，靠烧成温度使制品烧结致密。利用化学结合剂，如磷酸盐在42.5～250 ℃脱水转化为焦磷酸盐，到265 ℃就由活泼状态变为不活泼状态，250～450 ℃范围内进一步脱水转化为偏磷酸盐，在320～430 ℃时就形

成胶结，在400～500 ℃就可以达到很高的粘结强度，加热温度超过700 ℃时偏磷酸盐和焦磷酸盐开始分解为正磷酸盐（Al2O3·P2O5），P2O5开始逐渐升华，超过1 100 ℃时 ，P2O5挥发很快，随着温度的提高，将发生聚合、多缩聚合，以及胶结粘附等作用，同时形成陶瓷结合，使制品获得强度和高温性能。因此用化学结合剂的制品，较低烧成温度就可以获得高强度、高密度的制品。 按显微结构硅莫砖主要由莫来石、刚玉、SiC及玻璃相组成，在颗粒交界处生成的为莫来石、玻 璃相及SiC。莫来石呈柱状、针状形成相互交结的网络结构，与周围的颗粒紧密结合在一起，使制品有较高的强度。

硅莫砖的技术性能:

（1）制品结构致密，耐磨性好。 硅莫砖主晶相由硬度高的矿物刚玉（莫氏硬度9.0～9.2）、碳化硅（莫氏硬度9.0～9.5）、莫来石（莫氏硬度7.0～7.5）组成。制品结构致密度高，体积密度普遍在2.7～3.0 g/cm3。耐火材料的常温耐磨性能取决于其强度和结构的致密性，强度和致密度高的材料，耐磨性能较好。水泥回转窑内衬长期受物料的滚动磨擦，磨损是耐火材料内衬损毁的主要原因之一。硅莫砖的致密度、强度及耐磨性显著优于抗剥落高铝砖及镁铝尖晶石砖。硅莫砖在水泥回转窑次烧成带、过滤带等部位使用效果好，可以说耐磨性好起了很重要的作用。 （2）荷重软化温度高，高温性能好。 硅莫砖的荷重软化温度都在1 450 ℃以上，最高1 650 ℃以上。不同品牌的制品荷重软化温度有一定差异（见表2）。水泥回转窑内衬的不同部位砖面温度不同，次烧成带、前过渡带温度达1 400 ℃左右，高于烧成带砖面温度（因烧成带有窑皮保护，砖面温度为900～1 000 ℃）。因此次烧成带、前过渡带可选择HMS-1680牌号，而后过渡带、冷却带等温度较低部位可选择HMS-1650、HMS-1550等牌号。就这些砖的荷重软化温度指标也都超过经常使用的抗剥落高铝砖和磷酸盐高铝砖（荷重软化温度为1 300～1 520 ℃）。 与烧成带相比，过渡带由于没有窑皮保护，容易受到还原气氛和热负荷等的影响，其使用寿命一直是水泥回转窑的瓶颈问题，因此一些水泥厂在过渡带采用镁铝尖晶石制品。根据某厂5 000 t/d大型水泥回转窑过渡带用镁铝尖晶石砖研究得出[9]：前过渡带用镁铝尖晶石砖基本无侵蚀，可是由于碱沉积在开口气孔中，使结构致密化，造成同一块砖形成不同段带，而使砖热面剥落和产生裂隙，造成内衬损毁。而硅莫砖由于本身结构致密，特别砖面形成连续的SiO2致密层，阻止熔融物质渗透，加之Al2O3、SiC、SiO2化学性质稳定，不与窑内产生的SO2、O2、CO2等气体发生剧烈反应，不与水泥物料产生化学反应，因此抗侵蚀能力较强。其次是硅莫砖的热震稳定性好。由于硅莫砖中含有一定量的SiC，众所周知，SiC热导率高，热膨胀系数比较小，使制品的热震稳定性显著提高，1 100 ℃水冷试验都在10次以上，最高达46次，因此水泥回转窑用硅莫砖不剥落、不断裂，能显著提高使用寿命。 （3）降低窑体温度，隔热性能好。 硅莫砖的热导率〔2.3～2.5 W/(m·K)〕较碱性制品〔2.69～2.74 W/(m·K)〕低[11]，因此硅莫砖的

隔热效果比较好。在大型回转窑的次烧成带、过渡带、预热带、窑尾、三次风管、分解炉等部位用硅莫砖，与碱性砖相比，筒体表面温度降低100 ℃以上。

用高铝矾土熟料与碳化硅材料为主要原料，按普通耐火材料的工艺流程，生产的硅莫砖具有抗热震、耐磨损、抗侵蚀等优良性能，在水泥回转窑次烧成带、过渡带、冷却带等部位使用可代替镁铬砖、尖晶石砖、抗剥落高铝砖、磷酸盐结合高铝砖，使用寿命提高了3～4倍

应用范围

回转窑次烧成带、过渡带、冷却带等部位使用可代替镁铬砖、尖晶石砖、抗剥落高铝砖、磷酸盐结合高铝砖，使用寿命提高了3～4倍

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