丁建平

摘 要：通過(guò)對(duì)硅磚生產(chǎn)中礦化劑的試驗(yàn)對(duì)比研究，最終確定選用長(zhǎng)石、螢石和鋰輝石作為硅磚生產(chǎn)過(guò)程中的礦化劑，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，也保證了硅磚的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：硅磚；生產(chǎn)；礦化劑；研究

1 硅磚概論

硅磚是以二氧化硅為主要成份，其含量在94%以上的耐火制品。它以主要成份為SiO2的硅石作為原料，加入少量的礦化劑，經(jīng)過(guò)高溫?zé)傻?。硅磚主要用于焦?fàn)t、玻璃窯爐、等熱工設(shè)備中。

2 礦化劑的作用和影響礦化劑作用的因素

礦化劑的作用，一是加速石英在燒成時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榈捅戎氐淖凅w（鱗石英或方石英）而不顯著降低其耐火度；二是防止磚坯在燒成時(shí)因急劇膨脹而產(chǎn)生松散和開裂。

3 復(fù)合礦化劑的礦化作用

礦化劑的作用機(jī)理是復(fù)雜和多樣的。一般認(rèn)為，它可以通過(guò)與反應(yīng)物形成固熔體而使其晶格活化，反應(yīng)能力增強(qiáng)；或是與反應(yīng)物形成低共熔物，使物系在較低溫度下出現(xiàn)液相，加速擴(kuò)散對(duì)固相的溶解作用；或是與反應(yīng)物形成某種活性中間體而處于活化狀態(tài)；或是通過(guò)礦化劑離子的極化作用，促使其晶格畸變和活化等等?？偠灾?，礦化劑總是以某種方式參與到固相反應(yīng)中去的。

4 硅磚生產(chǎn)用原料

4.1 硅石原料 硅石原料經(jīng)破粉碎后，分成各種不同的粒度，一般分為3-1mm、1-0.5mm、<0.5mm三種級(jí)別，即粗、中、細(xì)三種顆粒。這三種不同級(jí)別的顆粒以一定的比例配合，以求制得低氣孔率高致密度的硅磚。

4.2 廢硅磚 硅磚燒成中易產(chǎn)生燒成廢品。燒成廢品可以粉碎后再次作為原料使用。這樣不僅可以降低成本，而且可以降低燒成膨脹，提高合格品的合格證率。尤其是對(duì)形狀復(fù)雜的大型和特異型制品，則需要加入較多的廢硅磚以提高成品合格率。值得注意的是加入廢硅磚將會(huì)影響硅磚的耐火度和機(jī)械強(qiáng)度。因此，要控制其加入量，一般在10%～30%。

4.3 有機(jī)結(jié)合劑 為了提高坯料的可塑性和干燥后坯磚（半成品）的強(qiáng)度，坯料中應(yīng)加入少量的有機(jī)結(jié)合劑。常用的有亞硫酸紙漿廢液、木質(zhì)素磺酸鈣。有機(jī)結(jié)合劑的加入不能影響硅磚產(chǎn)品的性質(zhì)，因?yàn)樵陟褵倪^(guò)程中，有機(jī)結(jié)合劑會(huì)被氧化而消失。

4.4 礦化劑 礦化劑在硅磚生產(chǎn)中的作用，一是加速石英在燒成時(shí)轉(zhuǎn)化為低密度的變體（鱗石英或方石英）而不顯著降低其耐火度；二是防止磚坯燒成時(shí)因發(fā)生過(guò)度膨脹而產(chǎn)生松散和開裂。

礦化劑的作用能力大小不僅與液相開始出現(xiàn)的溫度有關(guān)，而且也和液相是否易被SiO2所飽和，即液相的結(jié)晶能力有關(guān)。只有使液相具有高的結(jié)晶能力的氧化物才具有高的礦化能力。

在傳統(tǒng)的FeO—CaO礦化劑中，礦化劑可以通過(guò)對(duì)SiO2的作用而使其晶格活化，反應(yīng)能力增強(qiáng)；或是與SiO2形成低共熔物，使物系在較低溫度下形成某種活性中間體，而處于活化狀態(tài)；或是通過(guò)礦化劑離子的極化作用，促使晶格畸變或是活化。

采用FeO—CaO作礦化劑生產(chǎn)的硅磚，真密度比較高，鱗石英含量較低，特別是引入硅磚中的FeO是硅磚在使用過(guò)程中產(chǎn)生炭素沉積的催化劑，有促使砌體結(jié)構(gòu)松散，降低硅磚使用壽命的缺點(diǎn)。

5 硅磚生產(chǎn)的工藝流程

硅磚與其它耐火磚的生產(chǎn)工藝不同之處在于：①原料不經(jīng)煅燒，經(jīng)破、粉碎和篩分后的硅石顆粒和細(xì)粉直接用于生產(chǎn)；②需加入一定的礦化劑，其中石灰乳（傳統(tǒng)礦化劑）既是礦化劑又起結(jié)合劑的作用。然后經(jīng)過(guò)成型、干燥和燒成而制得磚。

6 實(shí)驗(yàn)

6.1 實(shí)驗(yàn)用原料

在本次實(shí)驗(yàn)中所采用的原料由冷水江市硅質(zhì)耐火材料有限公司提供，其硅石來(lái)源為冷水江三尖硅石礦和新邵小南硅石礦，兩者的SiO2含量均在99%以上，其化學(xué)成份含量見表1。原料經(jīng)鄂式破碎機(jī)粗碎以后，再依次經(jīng)過(guò)圓錐破碎機(jī)，對(duì)輥破碎機(jī)破碎，經(jīng)過(guò)振動(dòng)篩篩分為不同粒級(jí)的硅石顆粒。實(shí)驗(yàn)所用硅石原料的顆粒配比如下表2所示。在實(shí)驗(yàn)中所采用的礦化劑分別是：A——鈉長(zhǎng)石（工業(yè)級(jí)）；B——螢石（分析純）；C——鋰輝石（精礦），C的化學(xué)成份，見表3。

6.2 實(shí)驗(yàn)配方

在本次實(shí)驗(yàn)中所采用的礦化劑種類和數(shù)量見表4。

7 結(jié)論

①石英向鱗石英轉(zhuǎn)化的非鐵質(zhì)礦化劑，應(yīng)是一個(gè)含有R+、R2+（非Fe2+）和Al3+ 離子的優(yōu)化組合物，它們?cè)诟邷叵屡cSiO2形成富硅熔體，既有強(qiáng)烈的鱗石英析晶能力，又不會(huì)構(gòu)成對(duì)SiO2的強(qiáng)熔劑作用，嚴(yán)重惡化硅磚的使用性能。②長(zhǎng)石、鋰輝石和螢石按適宜的量搭配組合，形成R+、R2+和Al3+的組合物是較為理想的復(fù)合礦化劑。長(zhǎng)石和鋰輝石的加入量均不能超過(guò)1.5%，否則將形成極強(qiáng)的礦化作用，導(dǎo)致硅磚在燒成過(guò)程中開裂。③選用長(zhǎng)石、螢石和鋰輝石作為硅磚生產(chǎn)過(guò)程中的礦化劑，由于取消了石灰乳化系統(tǒng)和鐵鱗制備系統(tǒng)，使生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，具有實(shí)際意義。