硅砖的特性以及在各行业的应用

　　1、硅砖的一般特性

　　硅砖是以二氧化硅为主要成分，其含量在93%以上的耐火制品，它以石英岩为原料，加入少量矿化剂，在高温下烧成。其矿物组成为鳞石英、方石英、少量残存石英和高温形成的玻璃质等共存的复相组织。

　　硅砖属于酸性耐火材料，对酸性炉渣侵蚀抵抗力强，但受碱性渣强烈侵蚀，易被含Al2O3、K2O、Na2O等氧化物作用而破坏，对CaO、FeO，Fe2O3等氧化物有良好的抵抗性。

　　荷重变形温度较高是硅砖的优异特性，接近鳞石英、方石英的熔点（1670℃、1713℃）波动在1640?1680℃之间，硅砖经过再次锻烧时因残存于砖中的石英继续转化会发生不可逆的体积膨胀。在300℃以上至接近熔点（鳞石英或方石英）的这一区间硅砖体积稳定，使用时加热到1450℃时约有1.5%?2.2%的总体积膨胀，此种膨胀会使砌缝密合，保证砌筑体有良好的气密性和结构强度。

　　硅砖的最大缺点是热震稳定性低（水中热交换约为1?4次），其次是耐火度不高（一般在1690?1730℃），这使其应用范围受到了很大的局限。

　　硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉以及其他热工设备。

　　在使用硅砖时应注意以下两点：

　　（1）硅质制品在200?300℃和573℃时，由于晶型转变，体积骤然膨胀，故烘炉时在600℃以下升温不宜太快，在冷至600℃以下时应避免剧烈的温度变化。

　　（2）应尽可能不与碱性炉渣接触。

　　2、硅砖的技术指标

　　我国生产的硅砖按理化指标分为GZ-96、GZ-95、GZ-94和GZ-93种牌号，其理化指标见表2-3。

　　对硅砖的断面层裂规定如下：

　　（1）平炉炉顶砖不准有断面层裂；

　　（2）其他砖层裂宽度不太于0.1mm时，长度不限制；（3）其他砖层裂宽度为0.11?0.25mm时，长度不大于50mm；（4）其他砖层裂宽度为0.25?0.50mm时，长度不大于30mm；（5）其他砖层裂宽度大于0.50mm时，不准有；（6）断面层裂延伸至砖表面时，不准有。

　　除平炉顶用硅砖外，单重大于15kg的砖其技术条件由供需双方协商。

　　3、工业窑炉用硅砖技术条件

　　（一）焦炉用硅砖

　　焦炉用硅砖是以鱗石英为主晶相用于砌筑焦炉的硅质耐火制品。现代焦炉是由上万吨、近千种砖型的耐火材料砌筑的大型热工设备，其中硅砖用量占60%?70%。焦炉硅砖用于砌筑焦炉的蓄热室墙、斜道、燃烧室、炭化室和炉顶等。

　　焦炉硅砖应具有下列特征：

　　（1）荷重软化温度高。焦炉硅砖要在高温下承受炉顶上装煤车的动负荷，并要求长期使用不变形，因此要求焦炉硅砖荷重软化温度高。

　　（2）热导率高。焦炭是用炼焦煤在炭化室中靠燃烧室的墙传导加热而炼成的，因此砌筑燃烧室墙的硅砖应有较高的热导率。

　　（3）抗热震性好。由于焦炉要周期性地装煤、出焦，引起燃烧室墒两侧硅砖的温度剧烈变化，因此要求焦炉硅砖抗热展性好。

　　（4）高温体积稳定。

　　中国冶标焦炉用硅砖的牌号为JG-94，其理化指标下表所示。

　　标准中对焦炉用硅砖的外观规定如下：

　　（1）裂纹长度不得大于该裂纹所在面全长的二分之一。

　　（2）裂纹只允许跨过一条棱，边宽小于50mm的面允许跨过两条棱，跨棱裂纹不合并计算。

　　（3）跨顶砖工作面不允许有横向裂纹。

　　（4）砖的断面层裂：

　　1）层裂宽度不大于0.10mm时，不限制；

　　2）层裂宽度为0.11?0.25mm时，长度不大于60mm；3）层裂宽度为0.26?0.50mm时，长度不大于30mm；4）层裂宽度大于0.50mm时，不准有；

　　5）断面层裂延伸至砖表面时，不准有。

　　（5）单重大于15kg的砖缺角、缺棱长度除炭化面外，其他面允许。

　　（二）玻璃窑用硅砖

　　玻璃窑用硅砖是以鱗石英为主的用于砌筑玻璃池窑高温部位所用的硅质耐火制品。玻璃窑用硅砖应具有下列特征：

　　（1）高温体积稳定，不会因温度波动而引起炉体变化。

　　（2）对玻璃液无污染。

　　（3）耐化学侵蚀。

　　（4）体积密度小。

　　标准中对外观还作了如下规定：

　　（1）裂纹跨棱时只允许跨过一条棱，跨棱裂纹不合并计算。

　　（2）硅砖上与工作面平行的裂纹：长度不大于裂纹所在面与工作面共用棱长度的五分之一。

　　（3）层裂：单重不大于20kg的砖按工作面裂纹指标考核；单重大于20kg的砖，按非工作面裂纹考核。

　　（4）单重大于40kg的砖，其技术条件由供需双方协议。

　　玻璃窑用硅砖标准中对外观作了如下规定：

　　（1）裂纹只允许垮越过一个棱，跨棱裂纹不合并计算。

　　（2）断面层裂：单重小于或等于15kg的砖，按非工作面裂纹指标考核；单重大于15kg的砖，按工作面裂纹指标考核，但断面层裂不允许延伸至砖表面。

　　（3）单重大于40kg的砖，其技术条件由供需双方协商。

　　4、半硅砖

　　半硅砖的Al2O3含量为15%?30%，SiO2含量大于65%，它是一种半酸性的耐火制品，半硅砖一般用含石英砂的耐火粘土、叶蜡石（Al2O3、4SiO2·HzO）以及耐火粘土或高岭土选矿的尾矿作原料。

　　半硅砖具有不太大的膨胀特性，这种微量膨胀的性质有利于提高砌体的整体性，减弱熔渣对砌体的侵蚀作用；它的另一特点是当高温熔渣与砖表面接触后，在砖的表面产生一层粘度很大的釉状物质（熔渣与制品作用形成的SiO2含量很高的熔融物，厚度为1?2mm），堵塞了气孔，阻止熔揸继续向砖内渗透，形成一层保护层，从而提高了砖的抗侵蚀能力。

　　半硅砖所用的原料贮量大，价格较低，可代替二、三等粘土砖，使用范围较广。由于半硅砖对酸性炉渣具有良好的抵抗性，并具有较高的高温结构强度、体积比较稳定。它主要用于砌筑焦炉、酜性化铁炉、冶金炉烟道及盛钢補内衬等。

　　半硅砖中比较有代表性和常用的是蜡石砖，其外观与粘土砖差别不太，呈白色或灰白色。制品比砖坯略有膨胀，其膨胀率约为0.7%?0.9%。高溫性能与粘土砖相近，耐火度波动于1670?1710℃，荷重软化温度为1300?1430℃（开始点）。