硅莫磚

水泥行業的硅莫磚與冶金行業的高鋁SiC磚是用高鋁熟料與SiC配料制取的制品，并非用純莫來石、SiC生產。眾所周知，我國的特等和一等高鋁熟料主要由剛玉莫來石及少量玻璃相組成，它構成硅莫磚的骨架，基質由SiC、Al2O3、SiO2質材料構成。二次莫來石化效應是由碳化硅氧化產生的SiO2與Al2O3反應產生。燒成過程發生下列反應：  SiC+O2 = SiO+CO2SiO+O2=2SiO2 2CO+O2=2CO2 反應得到的SiO2，一部分沉積在顆粒表面形成保護膜，防止其進一步氧化，另一部分填充和封閉氣孔，使結構致密。如果SiC大量氧化，將使磚氧化層加厚，內部結構變得疏松。為了防止SiC氧化，加入金屬Si、Al粉等防氧化劑。Si粉氧化后生成SiO2，即Si+O2=SiO2，2SiO2+3Al2O3=3Al2O3·2SiO2（莫來石）。隨著Si加入量的增加，氧化層厚度減薄。可是加入量超過2%時，制品氣孔率上升，耐壓強度下降，這是由于過量SiO2造成二次莫來石化效應過大，伴隨體積膨脹過大，使結構疏松[6]。添加金屬Al粉，以金屬Al粉、Al2O3和SiC混合粉，共磨混合，在制品燒成過程中，Al 在1 000 ℃時氧化為Al2O3，SiC在1 250 ℃時氧化為SiO2，Al2O3和SiO2在1 400 ℃時開始反應形成莫來石[7]。單獨加入金屬Si或Al，制品表面氧化層均較厚，一般大于5 mm。二者同時加入，表面氧化層厚度小于1 mm，一般在0.3 mm以下。因為Al·Si的低共熔點溫度低（577 ℃），在較低的溫度下產生液相，有利于物質擴散，降低反應生成溫度及增加生成量，提高制品強度，金屬Al粉還可以把Si粉和SiC粉表面的SiO2還原成Si，增強Si粉的反應活性。使其與Al2O3反應生成莫來石，阻止SiC氧化。 防止SiC氧化，也可以將高鋁粉、SiC粉結合粘土或硅質料共同磨細，使其高度均勻分散，并與高鋁顆粒均勻接觸。在SiC氧化生成SiO2與Al2O3反應生成莫來石的同時，共磨粉里粘土或硅質料中過量的SiO2與Al2O3反應生成莫來石，在SiC晶粒表面產生莫來石化效應，伴隨體積膨脹制品致密。而原料中TiO2、Fe2O3與過量SiO2共熔產生液相填充氣孔和封閉氣孔，防止空氣進入，阻止SiC氧化。制品表面氧化層小于0.3 mm。 制磚原料顆粒堆積密度也很重要。顆粒堆積緊密，氣孔少且小，滲入的氣體少，也能減輕氧化，同時能得到結構致密、強度高的制品。 原料的Fe2O3含量和破粉碎帶入的機械Fe也是影響SiC氧化的重要因素，反應如下： SiC+Fe2O3+O2=Fe2SiO4+CO 利用粘土加有機結合劑的制品，靠燒成溫度使制品燒結致密。利用化學結合劑，如磷酸鹽在42.5～250 ℃脫水轉化為焦磷酸鹽，到265 ℃就由活潑狀態變為不活潑狀態，250～450 ℃范圍內進一步脫水轉化為偏磷酸鹽，在320～430 ℃時就形

成膠結，在400～500 ℃就可以達到很高的粘結強度，加熱溫度超過700 ℃時偏磷酸鹽和焦磷酸鹽開始分解為正磷酸鹽（Al2O3·P2O5），P2O5開始逐漸升華，超過1 100 ℃時 ，P2O5揮發很快，隨著溫度的提高，將發生聚合、多縮聚合，以及膠結粘附等作用，同時形成陶瓷結合，使制品獲得強度和高溫性能。因此用化學結合劑的制品，較低燒成溫度就可以獲得高強度、高密度的制品。 按顯微結構硅莫磚主要由莫來石、剛玉、SiC及玻璃相組成，在顆粒交界處生成的為莫來石、玻 璃相及SiC。莫來石呈柱狀、針狀形成相互交結的網絡結構，與周圍的顆粒緊密結合在一起，使制品有較高的強度。

硅莫磚的技術性能:

（1）制品結構致密，耐磨性好。 硅莫磚主晶相由硬度高的礦物剛玉（莫氏硬度9.0～9.2）、碳化硅（莫氏硬度9.0～9.5）、莫來石（莫氏硬度7.0～7.5）組成。制品結構致密度高，體積密度普遍在2.7～3.0 g/cm3。耐火材料的常溫耐磨性能取決于其強度和結構的致密性，強度和致密度高的材料，耐磨性能較好。水泥回轉窯內襯長期受物料的滾動磨擦，磨損是耐火材料內襯損毀的主要原因之一。硅莫磚的致密度、強度及耐磨性顯著優于抗剝落高鋁磚及鎂鋁尖晶石磚。硅莫磚在水泥回轉窯次燒成帶、過濾帶等部位使用效果好，可以說耐磨性好起了很重要的作用。 （2）荷重軟化溫度高，高溫性能好。 硅莫磚的荷重軟化溫度都在1 450 ℃以上，最高1 650 ℃以上。不同品牌的制品荷重軟化溫度有一定差異（見表2）。水泥回轉窯內襯的不同部位磚面溫度不同，次燒成帶、前過渡帶溫度達1 400 ℃左右，高于燒成帶磚面溫度（因燒成帶有窯皮保護，磚面溫度為900～1 000 ℃）。因此次燒成帶、前過渡帶可選擇HMS-1680牌號，而后過渡帶、冷卻帶等溫度較低部位可選擇HMS-1650、HMS-1550等牌號。就這些磚的荷重軟化溫度指標也都超過經常使用的抗剝落高鋁磚和磷酸鹽高鋁磚（荷重軟化溫度為1 300～1 520 ℃）。 與燒成帶相比，過渡帶由于沒有窯皮保護，容易受到還原氣氛和熱負荷等的影響，其使用壽命一直是水泥回轉窯的瓶頸問題，因此一些水泥廠在過渡帶采用鎂鋁尖晶石制品。根據某廠5 000 t/d大型水泥回轉窯過渡帶用鎂鋁尖晶石磚研究得出[9]：前過渡帶用鎂鋁尖晶石磚基本無侵蝕，可是由于堿沉積在開口氣孔中，使結構致密化，造成同一塊磚形成不同段帶，而使磚熱面剝落和產生裂隙，造成內襯損毀。而硅莫磚由于本身結構致密，特別磚面形成連續的SiO2致密層，阻止熔融物質滲透，加之Al2O3、SiC、SiO2化學性質穩定，不與窯內產生的SO2、O2、CO2等氣體發生劇烈反應，不與水泥物料產生化學反應，因此抗侵蝕能力較強。其次是硅莫磚的熱震穩定性好。由于硅莫磚中含有一定量的SiC，眾所周知，SiC熱導率高，熱膨脹系數比較小，使制品的熱震穩定性顯著提高，1 100 ℃水冷試驗都在10次以上，最高達46次，因此水泥回轉窯用硅莫磚不剝落、不斷裂，能顯著提高使用壽命。 （3）降低窯體溫度，隔熱性能好。 硅莫磚的熱導率〔2.3～2.5 W/(m·K)〕較堿性制品〔2.69～2.74 W/(m·K)〕低[11]，因此硅莫磚的

隔熱效果比較好。在大型回轉窯的次燒成帶、過渡帶、預熱帶、窯尾、三次風管、分解爐等部位用硅莫磚，與堿性磚相比，筒體表面溫度降低100 ℃以上。

用高鋁礬土熟料與碳化硅材料為主要原料，按普通耐火材料的工藝流程，生產的硅莫磚具有抗熱震、耐磨損、抗侵蝕等優良性能，在水泥回轉窯次燒成帶、過渡帶、冷卻帶等部位使用可代替鎂鉻磚、尖晶石磚、抗剝落高鋁磚、磷酸鹽結合高鋁磚，使用壽命提高了3～4倍

應用范圍

回轉窯次燒成帶、過渡帶、冷卻帶等部位使用可代替鎂鉻磚、尖晶石磚、抗剝落高鋁磚、磷酸鹽結合高鋁磚，使用壽命提高了3～4倍

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