硅线石砖
- 硅线石砖是由硅线石类矿物采用高温烧成法或泥浆浇注法制备而成的的具有良好特性的耐火砖。硅线石高温煅烧后转变成莫来石和游离二氧化硅。一般采用高温烧成法和泥浆浇注法生产。
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1 鸡西硅线石的性能
鸡西三道沟硅线石矿露天开采，线状硅线石分布在结晶花岗岩中，品位一般在10%~20%，矿石经破碎、球磨，然后浮选出来。矿体中主要含有石英和硅线石，其次为钾长石、云母、钛铁矿和石墨等，可采储量达3 000万t，年产硅线石精矿4 000 t。
鸡西硅线石转化温度比较高，转化前线膨胀很小，当加热至1 545 ℃时按下式分解成石英和莫来石，并伴随一定的体积膨胀。
2 骨料的选择
从硅线石的粒度组成可见，绝大部分粗粒在0.2mm以下，作粗粒太细，作细粉又太粗，这给合理的颗粒级配带来困难，如果再烧结造粒，会大幅度提高生产成本，因此必须选择适当粗颗粒以满足生产和产品性能的要求。和硅线石性能接近的矿物是莫来石，合成莫来石的热膨胀率在1 200 ℃为0.53%，很接近天然硅线石的热膨胀率。因此，将合成莫来石粗颗粒引入硅线石制品中是比较合理的，经过比较，选用了湖南辰溪合成莫来石，莫来石晶相量≥95%。
3 结合剂的选择
硅线石制品的结合剂其理化性能最好接近天然硅线石，尤其是化学成分和热膨胀系数，要和天然硅线石基本吻合，比较而言，高铝结合剂能满足这些要求，因而选定高铝结合剂。
通过试验，确定了结合剂的组成范围，将结合剂试样进行了理化测试 。
1注浆产品的工艺过程
注浆产品的生产首先选择合格的原料（其中包括天然硅线石、合成莫来石、高铝熟料、高岭土等），同时根据产品的形状制作石膏模具，并制备结合剂（电解质），然后制备注浇成形所需的泥浆。
接着就是泥浆的浇注成形：把合格的泥浆徐徐注入模内，满后把泥浆摊平，加盖石膏板（上模板），然后脱模，脱模时间根据坯体的厚度而定，粗坯成形后内外要修光，即修坯。
成形的半成品要烘干到一定的水分，再装窑、高温烧成为成品，在颈后加工、产品检验，包装出厂。
值得注意的是：硅线石在选矿场浮选时，或多或少带入浮选时所用的化学活性剂，这对制品成型时的注浆性能干扰很大。注浆成型时，要慎重选择结合剂，即电解质，才能满足异型制品的成型要求。
2工艺控制指标
① 原料
硅线石精矿：Al O ≥56 Fe O ≤1.5
合成莫来石：A S >90% Fe O <0.6
高岭土:Al O ≥38%
解胶剂吸附水:<1.0%
称量误差原料:± 0.5%，解胶剂± 1g
球石填充系数:⊙=0.4± 0.01%
结合剂粒度:<10 mm
结合剂水份规定指标：±0.5%
结合剂成份：Al O ≮61% FeO ≯0.8%
②工艺
温度： 400℃
打浆时间不少于：20 min
泥浆陈腐时间不少于：24 h，不低于20 ℃
泥浆水份规定指标：±0.5%
成型室温度温度：≮20 ℃，湿度≮60%
半成品烘干温度：30 ℃
入窑半成品水份小件：1% 大件0.5%
升温速率规定标准：±5 ℃/h
烧成温度规定指标：±5 ℃
保温温度浮动：±5 ℃
硅线石是一种天然高级耐火矿物，它具有热膨胀率低、抗冶金熔渣和各种玻璃液的侵蚀、高温耐磨性好等特点。其理化性能比高铝砖好，耐火度1770～1830℃，荷重软化开始点1500～1650℃。主要用于玻璃池窑流液洞的成型、高炉炉衬、炉喉以及陶瓷工业窑具。而以天然硅线石为主的耐火材料也同样具备这些优越性。因此，硅线石耐火材料广泛用于冶金、化工和建材等行业。
我国某厂是玻璃耐火材料的专业生产厂家，通过对外技术交流和对有关玻璃厂家的考察，充分认识了天然硅线石耐火材料的优越性。根据日用玻璃行业的需求，首先开发研制出日用玻璃窑炉料道和供料机用的天然硅线石耐火材料，且投入批量生产，并通过了省级鉴定。随后完成了国家建材局“七五”攻关项目浮法玻璃锡槽用硅线石耐火材料。多年来，它以其高耐火度、高热震稳定性和高耐侵蚀性获得了广大用户的好评，并取得了巨大的社会经济效益 。
耐火材料一般分为两种，即不定型耐火材料和定型耐火材料。不定型耐火材料也叫浇注料，是由多种骨料或集料和一种或多种粘和剂组成的混合粉状颗料，使用时必须和一种或多种液体配合搅拌均匀，具有较强的流动性。定型耐...
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1 耐高温防磨涂料；
2 硅线石质耐火球；
3 苯乙烯法高岭土-硅线石质隔热耐火制品；
4 高强度不定型耐火材料，是砌筑高温窑炉之用耐火泥；
5 稀土复合碳化硅材料；
6 一种复合隔热高温耐火涂料；
7 具有高温自增强作用的耐火浇注料。
硅线石砖在平板玻璃行业目前主要应用于浮法玻璃生产线的锡槽顶盖砖，先后用于株州玻璃厂、江苏东海玻璃厂、秦皇岛耀华玻璃集团、太原平板玻璃厂等厂家的浮法玻璃生产线上。多年来，用户反映使用情况良好，特别是秦皇岛耀华玻璃集团，在使用中不断增加订货，进一步证明了该产品广阔的应用前景。
由于硅线石质耐火材料具有高温热稳定性好，抗玻璃液侵蚀冲刷，对玻璃液污染小，多适用于玻璃行业供料道、供料机、拉管机等设备，能显著提高生产率。产品有料道砖、流料槽、旋转管、料盆、料碗、搅拌浆、冲头、料筒、挡火渣砖、闸板砖、前拱砖、后拱砖、料盆盖、通口砖、烧咀砖、梁、盖板砖等多种品种及规格。
（1）采用鸡西硅线石为主要原料，引入部分优质、高纯耐火骨料，以注浆成型为主，经高温烧成而制成的硅线石制品，其主要性能指标接近于国外同类产品的性能指标，能较好地满足轻工、建材、冶金行业的使用。
（2）硅线石制品理化性能好、成本低，可以替代进口，经济效益和社会效益显著，其发展前景非常广阔。
（3）硅线石制品有待于进一步提高其理化性能 。
硅线石砖的生产技术及其在玻璃行业的运用
硅线石砖的生产技术及其在玻璃行业的运用
文叙述了国内优质硅线石砖的生产技术、产品性能指标及应用范围,以期引起玻璃行业人士的关注,扩大其使用范围,特别是在玻璃熔窑上的应用。
本标准适用于焦炉用硅线石砖。
一、原山东耐火材料厂
山东耐火材料厂是我国开发高炉用硅线石砖较早的企业。该厂在剖析国外J 国H31硅线石砖的基础上，于1986年9月成功研制出符合要求的产品，见表1。
该厂生产的高炉硅线石砖用硅线石为基质，莫来石、矾土熟料、焦宝石熟料作骨料，加入适量结合黏土以适当的比例与颗粒混合，经混炼、高压成型和适当烧成温度而成。
表1高炉用硅线石砖理化性能指标
硅线石砖原料的化学成分见表2，硅线石砖的生产工艺流程如图1所示。
表2硅线石砖原料的主要化学成分
图1高炉硅线石砖生产工艺流程
硅线石砖的烧成温度在1350 ~1400℃之间。这是工艺参数上的一大特色。烧成是在隧道窑中进行的。
综上所述，在高铝物料(矶土、莫来石等)中添加硅线石可以制得优质耐火材料。
二、原河南焦作耐火材料厂
原冶金部建筑研究总院与原焦作耐火材料厂合作，为宝钢二期、三期工程生产了高炉用硅线石砖。使用部位是炉底保护砖、炉喉内衬及风口组合砖。
该砖是以硅线石、红柱石和烧结莫来石为主要原料，加入部分超微粉和结合剂，采用高压成型或震动加压成型，在隧道窑烧成。烧成温度为1390〜1400℃， 保温10 ~ 16h。
硅线石砖配料比：硅线石30% ~ 40%，红柱石+莫来石为35% ~ 55%，特级矾土 10% ~ 15%，生黏土5% ~ 10%。
制品的理化指标见表3。
表3宝钢高炉用硅线石砖的性能指标
该厂生产的硅线石砖，使用硅线石和红柱石复合材料。硅线石精矿粒度：0.250 ~ 0.149mm 约10%~20%，0.149 ~ 0.104mm 约27% ~ 60%，0.104 ~ 0.074mm约12% ~28%，小于0.074mm约30%〜48%。此种粒度在制砖时作为中间颗粒使用。
红柱石与硅线石分解温度不同，在约1400℃煅烧温度下，制品中硅线石晶体尚未转化，红柱石晶体转化未完全，因此在使用过程中，这些晶体继续莫来石化伴随的微量膨胀，又足以抵消制品在高温下液相量增多而产生的收缩，提高制品的荷重软化温度。同时高压成型又起到降低气孔率，增加强度的作用。
三、巩义市第五耐火材料总厂
由原武汉钢铁学院研制，巩义市第五耐火材料总厂生产的硅线石砖(H31)， 也达到或超过国外J国H31的技术要求。该砖用于武钢3200m3高炉。
根据硅线石砖(H31)的使用部位对硅线石砖的要求，在研制与生产高炉用硅线石砖(H31)时须掌握以下几个问题：
(1) 材料选择上。材料选用Al2O3-SiO2-ZrO2系富铝区，此处刚玉、莫来石是重要的一个系列。两个端元材料都有高温结构强度大或抗热震和抗侵蚀等特 点。如果添加ZrO2组分，对抗侵蚀性更有利。
(2) 显微结构控制。研究与生产耐火材料，显微结构是重要的问题。通过显微结构控制，改善和提高产品的性能。H31牌号的硅线石砖，主要是在物相上控制：1)减少玻璃相量，提高制品的抗侵蚀性;2)增加晶相含量，尽量使制品成为全晶质结构。结晶相选用莫来石为主的莫来石-刚玉复合材料，另外还有斜锆石(ZrO2)相。
(3) 采用合理的颗粒级配及高压成型和加压振动成型，以降低气孔率，提高强度。
根据以上对H31牌号硅线石砖研制与生产思路，采用莫来石-刚玉为骨料，硅线石为主要基质，类似高铝砖的生产工艺，在低于1550℃温度下煅烧，可制得高炉用的硅线石制品。其技术指标见表4。
表4高炉用硅线石砖的理化指标
H31硅线石砖使用在高炉出铁口-风口区。该区碱性物对砖侵蚀较剧烈。为了检验砖的抗碱性，系统作了以下对比试验。
(一)对比用耐火砖的理化指标
选择试验室及工业生产的H31硅线石砖与某厂高铝砖及山东耐火材料厂的H21低蠕变砖(1550℃，50h，蠕变率不大于1%)做对比试验，各砖的理化指标见表5。
表5各种硅线石砖的理化性能
(二)抗碱试验方法与结果
分别把砖样制成25mm×25mm×5mm和25mm×25mm×125mm的试样，放入自制的坩埚中，加入K2CO3和焦炭的混合物(比例1.1:1)，在硅炭棒炉中在1100℃、1200℃及1300℃并各恒温10h进行抗侵蚀试验，自然冷却到低于300℃时取出砖样，测定耐压强度、常温及高温抗折强度。其结果见表6。
表6 H31硅线石砖与其他耐火砖碱侵蚀后强度对比
通过抗碱对比试验可以看出，H31硅线石砖的抗碱能力明显高于普通高铝砖，但低于山东耐火材料厂生产的H21莫来石质低蠕变砖(1550℃，50h，蠕变率不大于1%)。H21砖由碱侵蚀前常温耐压强度243. 3MPa降至1300℃、10h、碱侵蚀后的72. 7MPa，强度下降率为70.12% ;而H3n2及工业生产的H31分别由166. 3MPa和134.4MPa降至1200℃、10h、碱侵蚀后的37.8MPa和30.5MPa，强度下降率分别为77.25%与77.32%; 1300℃、10h、碱侵蚀后强度下降率为80.32%与81.18%。H31硅线石砖在碱侵蚀后强度虽然下降，但仍保持较大的强度。对用来作对比的普通高铝砖，不可能与之相提并论。H31硅线石砖抗碱性能较高铝砖好。
有资料指出，为了与高炉15~20年的炉龄相匹配，在大、中型高炉装料系统和炉身中上部用Sialon结合硅线石砖代替致密黏土砖内衬。Sialon-硅线石砖是以莫来石、硅线石、红柱石、金属硅等为主要原料，采用与生产Sialon结合刚玉制品相类似的生产工艺，在高纯氮气气氛下烧成而制得。由于是Sialon结合，故产品的高温强度、抗注、抗渣、抗铁水性、抗热震性等高温实用性能较普通硅线石砖有了很大的提高。其理化指标见表7。
表7硅线石制品的理化性能指标
以上提到20世纪70年代末，我国宝钢1号高炉出铁口一风口区使用硅线石砖;90年代拉丁美洲在出铁口一风口区仍使用硅线石砖。但是随着科技的发展，已逐渐由新产品代替，如宝钢1号高炉(第二代)铁口区、风口区分别用大块超微孔炭砖、刚玉质浇注料;2号高炉(炉容4063m3)铁口区、风口区分别用 Al2O3-SiC-C砖、自结合SiC砖;某些钢厂用Si3N4-SiC砖、微孔刚玉砖等。这些砖更能抗碱、抗渣的侵蚀。
本标准规定了焦炉用硅线石砖的形状和尺寸、技术要求、试验方法、合格评定程序、包装、标志、运输、储存及质量证明书。
焦炉用硅线石砖适用范围