硅质耐火材料介绍

性能特点

• 高耐火度：耐火度可达1650℃ ~ 1710℃，适合用于高温环境。
• 良好的抗酸性熔渣性能：对酸性炉渣（如SiO₂含量高的渣）有较强的抵抗能力，但不适用于碱性环境（如含CaO或MgO的渣）。
• 优异的热震稳定性：特别是以熔融石英为原料的硅质材料，因线膨胀系数极低（0.54×10⁻⁶/℃），抗热震性极佳。
• 高温结构稳定性好：在高温下不易软化变形，适合用于承重结构部位。

常见应用

• 玻璃工业：玻璃熔窑的顶部结构（如拱顶、大碹），因其高温性能和抗玻璃液侵蚀能力优异。
• 钢铁工业：用于焦炉、热风炉、酸性炼钢炉的炉顶等部位。
• 陶瓷与水泥行业：用于窑炉的顶部和墙体，尤其适用于温度变化频繁的部位。
• 精密铸造与耐火模具：熔融石英因其高纯度和低膨胀性，常用于精密铸造的型壳和型芯材料

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制备工艺简述

1. 原料准备：选用高纯度结晶硅石（SiO₂ ≥ 97%），并加入废硅砖、矿化剂（如CaO、FeO）和添加剂（如Si₃N₄、SiC）等。
2. 坯料制备：将不同粒径的硅石颗粒与细粉按比例混合，加入结合剂（如纸浆废液）混炼均匀。
3. 成型与干燥：采用高压成型（如液压机），然后经60℃ ~ 100℃干燥处理。
4. 高温烧成：在1400℃ ~ 1450℃下保温5 ~ 7小时，使石英充分转化为鳞石英和方石英，形成致密结构

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硅质耐火材料实验室介绍

实验室定位与研究内容

核心研究方向

1. 硅石相变机理研究
   • 研究石英 → 鳞石英 → 方石英的相变过程及其控制因素。
   • 分析矿化剂（如CaO、FeO）对相变路径和速率的影响。
2. 微结构与性能关系
   • 利用XRD、SEM等手段分析不同烧成制度下材料的晶相组成与微观结构。
   • 探讨气孔率、晶粒尺寸、玻璃相含量等对强度、热震性和抗渣性的影响。
3. 高性能硅质材料开发
   • 开发高鳞石英含量、低残余石英的硅砖，提高高温体积稳定性。
   • 研究添加Si₃N₄、SiC等添加剂对材料抗氧化性和力学性能的增强机制

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4. 服役行为模拟与失效分析
   • 模拟玻璃窑、焦炉等实际工况下的热负荷、化学侵蚀和热震循环。
   • 分析使用后残砖的蚀变层、裂纹扩展和晶相变化，指导材料改进。

实验设备配置（典型）

实验室特色

• 原料适应性强：可处理天然硅石、废硅砖、熔融石英等多种硅质原料。
• 工艺模拟完整：覆盖从原料处理、成型、干燥到高温烧成的全过程。
• 结构-性能一体化研究：结合相图分析、热力学模拟与实验验证，优化材料组成与结构。

• 绿色制造导向：研究废砖回收利用、低温烧成技术等，降低能耗与资源浪费。

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