硅質耐火材料介紹

性能特點

• 高耐火度：耐火度可達1650℃ ~ 1710℃，適合用于高溫環境。
• 良好的抗酸性熔渣性能：對酸性爐渣（如SiO?含量高的渣）有較強的抵抗能力，但不適用于堿性環境（如含CaO或MgO的渣）。
• 優異的熱震穩定性：特別是以熔融石英為原料的硅質材料，因線膨脹系數極低（0.54×10??/℃），抗熱震性極佳。
• 高溫結構穩定性好：在高溫下不易軟化變形，適合用于承重結構部位。

常見應用

• 玻璃工業：玻璃熔窯的頂部結構（如拱頂、大碹），因其高溫性能和抗玻璃液侵蝕能力優異。
• 鋼鐵工業：用于焦爐、熱風爐、酸性煉鋼爐的爐頂等部位。
• 陶瓷與水泥行業：用于窯爐的頂部和墻體，尤其適用于溫度變化頻繁的部位。
• 精密鑄造與耐火模具：熔融石英因其高純度和低膨脹性，常用于精密鑄造的型殼和型芯材料

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制備工藝簡述

1. 原料準備：選用高純度結晶硅石（SiO? ≥ 97%），并加入廢硅磚、礦化劑（如CaO、FeO）和添加劑（如Si?N?、SiC）等。
2. 坯料制備：將不同粒徑的硅石顆粒與細粉按比例混合，加入結合劑（如紙漿廢液）混煉均勻。
3. 成型與干燥：采用高壓成型（如液壓機），然后經60℃ ~ 100℃干燥處理。
4. 高溫燒成：在1400℃ ~ 1450℃下保溫5 ~ 7小時，使石英充分轉化為鱗石英和方石英，形成致密結構

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硅質耐火材料實驗室介紹

實驗室定位與研究內容

核心研究方向

1. 硅石相變機理研究
   • 研究石英 → 鱗石英 → 方石英的相變過程及其控制因素。
   • 分析礦化劑（如CaO、FeO）對相變路徑和速率的影響。
2. 微結構與性能關系
   • 利用XRD、SEM等手段分析不同燒成制度下材料的晶相組成與微觀結構。
   • 探討氣孔率、晶粒尺寸、玻璃相含量等對強度、熱震性和抗渣性的影響。
3. 高性能硅質材料開發
   • 開發高鱗石英含量、低殘余石英的硅磚，提高高溫體積穩定性。
   • 研究添加Si?N?、SiC等添加劑對材料抗氧化性和力學性能的增強機制

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4. 服役行為模擬與失效分析
   • 模擬玻璃窯、焦爐等實際工況下的熱負荷、化學侵蝕和熱震循環。
   • 分析使用后殘磚的蝕變層、裂紋擴展和晶相變化，指導材料改進。

實驗設備配置（典型）

實驗室特色

• 原料適應性強：可處理天然硅石、廢硅磚、熔融石英等多種硅質原料。
• 工藝模擬完整：覆蓋從原料處理、成型、干燥到高溫燒成的全過程。
• 結構-性能一體化研究：結合相圖分析、熱力學模擬與實驗驗證，優化材料組成與結構。

• 綠色制造導向：研究廢磚回收利用、低溫燒成技術等，降低能耗與資源浪費。

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