耐火材料添加劑——礦化劑在硅磚生產(chǎn)過程中的作用
在硅磚生產(chǎn)過程中加入礦化劑，一方面可以加速石英在燒成時(shí)轉(zhuǎn)化為更低密度的方石英和鱗石英，此外，還能在不顯著降低硅磚耐火度的同時(shí)避免磚坯在燒結(jié)過程中因過度膨脹而產(chǎn)生開裂和松散現(xiàn)象。
一、礦化劑工作機(jī)理
石英在轉(zhuǎn)化為鱗石英或方石英時(shí)，由于它們之間的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)互不相同，重新構(gòu)成晶格轉(zhuǎn)化的能量效應(yīng)很大，轉(zhuǎn)化速度非常緩慢，在沒有礦化劑存在時(shí),α-石英不可能轉(zhuǎn)化為α-鱗石英，在礦化劑很少或幾乎沒有時(shí)，α-石英只能形成α-方石英。
當(dāng)有足夠數(shù)量的礦化劑時(shí)，石英的轉(zhuǎn)化過程為：β-石英轉(zhuǎn)化為α-石英、α-石英很快轉(zhuǎn)化為亞穩(wěn)定方石英(此過程會(huì)出現(xiàn)裂紋),同時(shí)α-石英、亞穩(wěn)定方石英和礦化劑及雜質(zhì)等相互作用形成液相，并侵入裂紋中，促進(jìn)α-石英和亞穩(wěn)定方石英不斷地溶解于所形成的液相中，使之成為硅氧的過飽和溶液，然后以穩(wěn)定的鱗石英形態(tài)，不斷地由溶液之中結(jié)晶出來。這個(gè)轉(zhuǎn)化速度取決于礦化劑的性質(zhì)和數(shù)量。
在此過程中，所形成的液相緩沖了由于轉(zhuǎn)化過程體積膨脹所產(chǎn)生的應(yīng)力，能夠提高了磚坯的熱震穩(wěn)定性和強(qiáng)度等指標(biāo)。
二、硅磚制品中的常用礦化劑
生產(chǎn)硅磚的過程中廣泛采用的礦化劑為氧化鈣、氧化鐵，其中CaO可以從分散狀態(tài)的消石灰獲得。所用石灰的質(zhì)量在很大程度上決定著硅磚的性質(zhì)。石灰是以石灰乳的形式加入的，它在常溫下起著結(jié)合劑的作用，結(jié)合磚還內(nèi)的石英顆粒，在干燥后增加磚坯的強(qiáng)度，而在燒成時(shí)則起礦化劑作用，促進(jìn)石英轉(zhuǎn)化。與石灰同時(shí)加入氧化鐵主要是為了減少制品的裂紋。目前我國各廠使用的氧化鈣、氧化鐵系礦化劑中的鐵主要是軋鋼皮(鐵鱗)，并要求其含F(xiàn)e?O?+FeO>90%。為使軋鋼皮在配料中均勻分布達(dá)到良好的礦化效果，必須將其在球磨機(jī)中進(jìn)行細(xì)粉碎。此外，平爐渣、硫酸渣、軟錳礦等也可作礦化劑使用。
在生產(chǎn)硅質(zhì)耐火材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)制品的使用環(huán)境選擇合適的礦化劑系統(tǒng)。例如,在生產(chǎn)焦?fàn)t用硅磚時(shí),仍采用氧化鈣、氧化鐵作為礦化劑的話,硅磚在使用過程中容易與焦?fàn)t中的氣氛產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，致使碳素在硅磚的氣孔中沉積和石墨化，從而引起焦?fàn)t爐體松散，因此，在礦化劑的選擇上，通常會(huì)需要用MnO替代FeO。
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