耐火材料7-8之令狐文艳创作

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第七章含锆耐火材料

令狐文艳

7.1锆英石质耐火材料

以锆英石为主要矿物成分的酸性耐火材料。品种有锆英石砖、锆质砖和特种锆英石砖(如锆英石-氧化铝砖、锆英石-氧化铝-氧化铬砖、锆英石-叶蜡石砖、锆英石-碳化硅砖、高硅质锆英石砖、锆英石质不定形耐火材料、熔铸锆英石砖等)。

含二氧化锆65％左右。耐火度1825℃以上。荷重软化开始温度近1500℃。具有优良的耐腐蚀性，良好的耐磨性、抗渣性和抗热震性，较小的热膨胀系数。以锆英石精矿砂为原料，加少量可塑黏土，经配料、压坯、煅烧成团块。团块再经粉碎，加入少量可塑黏土或其他有机结合剂，经混合、成型、烧成而制得。煅烧和烧成温度均不应超过1600℃，一般可采用1400℃下长时间保温来烧成。适用于砌筑盛钢桶内衬、高温感应炉炉衬、炼铝炉炉底。也可用于玻璃池窑易于损坏的部位。

7.1.1 锆英石原料

称锆英砂、锆英石，是一种以锆的硅酸盐(ZrSiO4)为主要组成的矿物。纯净的锆英砂为无色透明晶体，常因产地不同、含杂质的种类与数量不同而染成黄、橙、红、褐等色，结晶构造属四方晶系，呈四方锥柱形，比重4.6～4.71，比重的变化

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有时与成分和蚀变状态有关锆英石解理不完全，均匀莫氏硬度为7～8级，折射率1.93－2.01，熔点随所含杂质的不同在2190~2420℃内波动。

主要化学组成为ZrO2；SiO2，及少量Fe2O3、CaO、AI2O3等杂质。锆英砂的理论组成为ZrO2：67.1%；SiO2：32.9%。它是ZrO2-SiO2系唯一的化合物。但天然锆砂仅含约57~66%ZrO2。

锆英石是一种主要由火成岩形成时从岩浆中结晶出来的锆、硅和氧组成的矿物。锆英石也产于岩脉和变质岩中。它属四方晶系，常呈发育良好的锥状小四方柱体，也成不规则粒状。性脆，断口贝壳状。是优质的耐火材料。多与钛铁矿、金红石、独居石、磷钇矿等共生于海滨砂中，经水选、电选、磁选等选矿工艺分选后而得到。

锆英砂是最重要的含锆矿物，在锆矿物中分布最广、储量最大、类型最多，是一种以锆的硅酸盐为主要组成的矿物。锆英砂是制取锆、铪及多种锆制品的主要原料，具有熔点高、热导率低、线膨胀系数小等特点，广泛用于冶金、铸造等行业。目前世界年产锆英砂为130万吨。 1.ZrO2—SiO2 物系

以锆英石为主要原料烧成的耐火制品。锆英石是ZrO2-SiO2。系统中唯一的化合物，其化学式为ZrSiO4。锆英石的理论化学组成为ZrO267．2％，SiO232．8％。

其二元系相图 见 168 页 图 7—1 （分析）

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2. 锆英石加热分解

图 7—2

锆英石加热至一定温度时可分解为隐晶质ZrO2和无定形SiO2。由于锆英石的纯度和所含杂质的不同、原料粒度和保温时间的不同，锆英石的分解温度亦不相同。其分解温度范围为1540～2000℃(图7.2)。锆英石在1600℃下加热2h，只有少量锆英石分解；在1750℃下加热2h，锆英石的分解率为50％，当加热至1900℃～2000℃时，分解率可达100％。

ZrSiO4——>ZrO2+SiO2

Al2O3 CaO等杂质的存在使锆英石的分解温度降低。因此，制备锆英石熟料时，其预烧温度须低于锆英石的分解温度(1540℃)。

对于粒度较细的锆英石精矿粉可采用两种方法进行处理：(1)将锆英石进行筛分，选取符合粒度要求的筛上料作粗颗粒，筛下料可加工成细粉；(2)采用熟料制造工艺，以锆英石细粉和粘土为原料，按工艺流程加工成熟料，再破碎至适当的粒度以备用。

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