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    提高焦炉硅砖质量的主要途径和方法

    1954年我国就开始了对于焦炉用硅砖的研究,经过了几十年的研究直到1970年~1978年期间,焦炉用硅砖的生产工艺及其制品的品质都没有突破性的进展,还是维持在一个较低的水平,生产出的硅砖合格率很低,且质量差 。后来宝钢引进日本的钢铁(包括炼焦)生产工艺技术与各项生产设备,焦炉硅砖的生产技术也包括在其中 。我国的科研人员对引进自日本的焦炉用硅砖进行了详细的剖析,且再其基础上实行技术创新,终于在上世纪末期在洛阳耐火厂和西小坪硅砖厂大规模的生产除了较为优质的焦炉用硅砖,其中鳞石英含量能达到近70%且残余石英含量小于0.9% 。而在之前,我国生产的硅砖中鳞石英含量很难突破40%,且其中残余石英含量高达3%~4%以上 。主要原因 是对原料的把控和对工艺的优化不到位,对其生产技术的核心技术没有掌握,还存在着不同地域硅石原料差异大,其物理、化学以及岩石学特性各有不同等现状 。从此,我国开始了对硅石原料的深入研究,同时优化硅砖的生产工艺,制定出了更加合理高效的生产工艺流程,生产出了硅砖质量也得到了长足的进步 。 复合配料试制焦炉用硅砖首先由刘金明提出,符合配料主要包括三种硅石(唐山和石门的结晶硅石以及五台山的胶结硅石)以2.5mm为临界粒度,在氧化亚铁和氧化钙作为矿化剂的情况下,在隧道窑中经过1380℃烧成50小时,获得了优质的焦炉用硅砖,其中鳞石英含量为75%且残余石英小于1% 。 周万成、胡延恕等就A1203含量对硅砖性能的影响进行了试验研究,结果表明,A1203对硅砖制品的耐火度、荷重软化温度、真密度以及矿相组成均有影响 。对于南方份所产的焦炉硅砖的硅石原料的分析鲜有报道 。 高振昕等从Si02晶型转变的相图和用后焦炉硅砖的显微结构变化出发,对提高焦炉硅砖质量的主要途径和方法进行了分析研究,提出了自己的观点 。 总结几十年来生产硅砖的基本经验,主要有以下几个方面: 
    (1)原料是基础 。 
    原料应品质稳定,烧成时不易松散且易于控制,还应有相当的储量便于较长时期使用 。选择适当的原料,可使制造工艺简化,操作方便,质量稳定,成本降低 。用不同性质的二种或两种以上的混合硅石制砖逐渐被人们采用,如洛耐、二耐、冷水江耐火材料厂等都验证了用混合硅石比用单一硅石优越,日本的硅砖也是采用二种以上甚至四种原料配合使用 。用混合硅石制硅砖有以下几个好处:一是可调整化学成分;二是可调整颗粒组成,经济的达到合理级配;三是易于控制砖胚在烧成时的膨胀和晶型转化(每种硅石加热时的膨胀曲线不完全一致,利用这一差别可以拉长产生膨胀的温度区段,使膨胀得以分散;四是降低成本 。 
    (2)粒度级配要合理 。 
    硅砖的粒度级配需考虑两个方面的问题:一是合格率,二是有利于石英的晶型转换,达到预期的矿物组成 。现在大多数硅砖厂采用较小的临界粒度2~2.5mm,最大不超过3mm,还有相当比例的细粉 。中国科学院金属研究所的研究报告称,用再结晶、致密、中速转化硅石,其临界粒度大于3mm时,烧成裂纹严重 。 (3)重视矿化剂 。 
    矿化剂是形成鳞石英相的必要因 素,矿化剂的选择涉及到鳞石英相的形成量,也就决定了硅砖性能的优劣 。 
    (4)混炼应具有捏合作用 。 
    混料的过程中不仅涉及到混匀的问题,泥料同样也要求具有一定的捏合性,它能够提高砖坯的密度,从而优化硅砖的各项理化指标得到更为致密的硅砖 。 
    (5)制胚机械化 。 
    机械化制胚能够保证硅砖生胚的质量和其性能的稳定性 。 
    (6)砖胚低温干燥 。 
    低温干燥能在一定程度上提高硅砖的合格率,同样也是不可忽视的一个关键步骤 。 
    (7)烧成是关键 。 
    硅砖的真密度在一定程度上能标准硅砖性能的优异与否,而要获得较低真密度的硅砖必须采用合理的烧成制度,包括烧成温度,升温速率和保温时间等 。 通过对于硅砖的生产工艺研究发现,在硅砖的生产过程中原料是获得优质硅砖的必要条件,是硅砖优劣的关键点,同时需要合理的工艺和良好的装备确保其产出硅砖的质量,而硅砖的生产工艺中烧成制度则是关键中的关键 。 


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