硅質(zhì)原料雖廣泛應(yīng)用于玻璃、陶瓷、水泥、鑄造、冶金、耐火材料、化學等領(lǐng)域,但它在各個行業(yè)的工業(yè)要求是不同的。這里主要敘述硅質(zhì)耐火材料對硅質(zhì)原料的要求。
用來制造硅磚尤其是優(yōu)質(zhì)硅磚的硅石,首先要注意硅石中SiO2的含量和雜質(zhì)的種類、分布和數(shù)量。因為化學組成決定著原料和制品的耐火性能 。
硅石中SiO2含量≥96%。雜質(zhì)主要是Al2O3、TiO2和R2O(Na2O、K2O)。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硅磚的硅石中Al2O3、TiO2和堿性物質(zhì)含量應(yīng)盡可能低,三者之和不能超過0.5%。使用硅石制磚時,要控制Al2O3的含量,一般控制Al2O3≤1.2~1.6%,生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、特級磚應(yīng)更少。
TiO2不影響石英的轉(zhuǎn)化,但可改進制品的熱震穩(wěn)定性能。
堿類物質(zhì)嚴重降低制品的耐火度,它比Al2O3和TiO2在降低硅質(zhì)耐火材料的性能方面更有影響。一般規(guī)定Na2O+K2O的總含量不應(yīng)超過0.2~0.4%。
化學組成中Fe2O3和CaO也是溶劑,如果它們呈分散狀態(tài)存在,可視為有益組分。
下列經(jīng)驗公式反應(yīng)了硅磚中的雜質(zhì)含量對硅磚潰裂點Tp的綜合影響:
Tp=1735-86(Al2O3+ TiO2+1.6R2O)
硅石中Al2O3、TiO2和堿類物質(zhì)的存在,主要是由于硅石表面自然存在的粘土物質(zhì)。而大多數(shù)硅石中Al2O3和堿以水云母的形式存在。水云母存在于大礦脈和微氣孔中。
質(zhì)純、雜質(zhì)少的硅石,耐火度高。電爐頂襯、焦爐用硅磚要求硅石的耐火度分別大于或等于1750℃和1730℃,一般工業(yè)爐用硅磚要求硅石耐火度大于或等于1710℃。