剛玉和碳化矽在耐火材料行業的核心應用

碳化矽和剛玉，作為耐火材料行業兩大核心材料，一直以來都有著重要的應用。其實，不僅僅在耐火材料行業，在磨料磨具等諸多材料行業，都能見到它倆的身影。今天，榮盛耐材就為大家帶來碳化矽和剛玉在耐火材料製品當中的作用及產品使用。

　　剛玉篇

　　◆ 剛玉用於耐火材料的特性

　　1、較高的強度和耐磨性；

　　2、抗酸性渣的侵蝕和滲透：各類剛玉主晶相是α-Al2O3，具有較好的抗酸性渣的侵蝕和滲透能力。煉鐵過程中產生的渣一般是酸性渣，SiO2含量較高而CaO含量較低。煉鐵行業普遍采用Al2O3基耐火材料當作內襯，如高爐本體的高鋁磚、出鐵溝的Al2O3-SiC-C質耐火材料（澆注料和搗打料）、炮泥（Al2O3-SiO2-SiC-C質）、鐵水包和魚雷罐等用Al2O3-SiC-C質耐火材料（澆注料和耐火磚）等。

　　3、材質和性能的多樣性：剛玉主晶相是α-Al2O3，可以和許多氧化物和非氧化物相複合，提高了自身的一些性能，如抗熱震性，抗渣（酸性或堿性）侵蝕性等。與SiO2複合形成剛玉莫來石質耐火材料，與MgO複合形成剛玉-尖晶石質質耐火材料，與鋯英砂（ZrO2和SiO2）複合形成Al2O3-SiO2-ZrO2質耐火材料，與碳化矽和碳複合形成Al2O3-SiC-C質耐火材料等等；

　　4、結合方式的多樣性：剛玉和各種結合劑相容性較好，可以采用多種結合方式，比如高溫燒結、低溫結合等等，可以賦予材料不同的特性。

 

 

　　剛玉在耐火材料中主要分為定型產品和不定型產品兩大類。

　　定型產品主要有：

　　1、剛玉質耐火材料製品：Al2O398%以上，自結合固相燒結高純剛玉製品，結合相主要是剛玉，還有少量莫來石等，主要使用在石化工業氣化爐、炭黑反應爐、造氣爐、氨分解爐、二段轉化爐、耐火陶瓷工業的高溫超高溫窯爐、冶金工業的高爐等。

　　2、改性高鋁磚：①低蠕變高鋁磚：對於蠕變溫度為1500℃-1550℃的高鋁磚，加入部分電熔剛玉和矽石原料可製得低蠕變率高鋁磚。②磷酸鹽結合高鋁磚：以特級或一級高鋁礬土熟料作為主要原料，磷酸溶液或磷酸鋁溶液作為結合劑，加入少量電熔剛玉、莫來石等，強化基質，於400-600℃熱處理而製成的化學結合耐火製品。主要使用在煉鐵熱風爐、水泥窯、電爐頂、鋼包等。

　　3、剛玉-莫來石製品：采用電熔白剛玉、板狀剛玉、電熔莫來石等原料，經配料、混料、高壓成型，高溫窯中燒製而成。製品主晶相是剛玉，結合相是莫來石。主要使用在陶瓷工業的高溫燒成窯及其推板、承燒板等窯具。

 

 

　　不定型產品有：

　　各類剛玉原料可當作製備不定形耐火材料產品的骨料和粉料，根據不同結合劑，按施工方式可分為以下類別：

　　耐火澆注料：剛玉質、剛玉-尖晶石質、剛玉-SiC-C質。

　　耐火可塑料：剛玉質，骨料：各類剛玉；結合劑：水玻璃、磷酸鹽、有機結合劑。

　　耐火搗打料：剛玉質，骨料：各類剛玉；結合劑：磷酸、磷酸鹽等。

　　耐火泥漿：用於剛玉質耐火砌體的接縫。

　　幹式振動料：剛玉質中式振動料、剛玉碳化矽振動料。

　　不定形耐火材料生產工藝流程短、節能，幾乎高溫工業每一生產環節的冶金爐和熱工設備都使用不定形耐火材料，如在鋼鐵工業中可以用於大型高爐外殼內側的耐火噴塗、修補，大型高爐出鐵溝，高爐炮泥，熱風爐熱風閥內襯、熱風管道內襯，轉爐噴補、盛鋼桶內襯，爐外精煉浸漬管，軋鋼均熱爐等。

　　剛玉具有複相改性：提高抗熱震性可以引入莫來石、紅柱石、氧化鋯等；提高抗酸性渣的侵蝕能力可以引入碳化矽、碳等；提高抗堿性渣的侵蝕能力可以引入氧化鎂、鎂鋁尖晶石、氧化鉻等。

　　剛玉耐火材料使用常見問題

　　Q：剛玉雜質含量高，高溫性能下降？

　　A：基質增強技術，原料質量控製，Na2O、K2O含量的控製。

　　Q：顆粒粉化，出現裂紋怎麼辦？

　　A：原料控製，質量體係建設。

　　Q：低蠕變磚使用過程中的炸包？

　　A：加強磁選，去除引起炸包的低矽鐵。

　　Q：易粉化剛玉的辨別？

　　A：抗水化試驗。

　　碳化矽篇

　　碳化矽作為耐火材料領域的核心原材料，是製備耐火磚、澆注料的重要原料之一，其重要程度不言而喻。碳化矽作為耐火原材料時有如下工藝特性：

　　1、還原氣氛下使用溫度一般可達1760℃。

　　2、抗熱震性能好，可以承受溫度急劇變化，防止爐襯出現裂紋或斷裂。

　　3、因熱態強度高，中高溫條件時可承受一定應力，可當作結構材料。

　　4、耐磨性能好，在一定溫度下，可當作耐磨襯體。

　　5、可以耐受一定熔渣或熱態金屬，包括堿金屬熔液的侵蝕和滲透。

　　6、可承受一些爐氣的作用，可以用於氣氛爐。

 

 

　　一般來說，碳化矽用來製備各種符合要求的耐火磚製品，其中，碳化矽使用於耐火材料的關鍵技術有以下四種方式：

　　1、氧化物結合：以矽酸鋁、二氧化矽等作為結合劑。

　　2、氮化物結合：氮化矽、氧氮化矽和賽隆結合。

　　3、自結合：按碳化矽的當量比例加入石墨和金屬矽，高溫下反應生成。

　　4、重結晶：碳化矽顆粒之間通過蒸發凝聚原理在超高溫下燒結而成。

　　◆ 碳化矽在耐火材料領域主要使用在以下方麵

　　1、有色金屬冶煉

　　主要用於有色金屬冶煉高溫設備的內襯材料，如鋁電解槽側牆耐火磚、鋅精餾塔塔盤、塔壁等。其表現出的特點是有較高的熱穩定性和導熱性；不會被有色金屬潤濕；抗侵蝕性能好；導熱係數大。

 

 

　　2、鋼鐵工業

　　主要用作煉鐵高爐冷卻壁鑲耐火磚、爐腹耐火磚和風口組合耐火轉；鐵水包和魚雷罐內襯；出鐵溝溝襯材料；代替矽鐵作脫氧劑等。其表現出的特點是耐渣和鐵水、堿金屬侵蝕；當作抗氧化劑使用；高溫下耐磨、耐衝刷性好；可以提高容器壽命。

　　3、窯具

　　主要使用於磨具和陶瓷的燒成窯，用作棚板、匣缽、墊板、立柱等。其表現出的特點是因高溫強度高，使部件截麵縮小，窯車有效容積增加，熱容減少；熱震性好，不易出現裂紋、斷裂；比普通粘土質耐火磚壽命明顯延長。

　　◆ 碳化矽在耐火材料中使用的常見問題

　　1、氧化

　　碳化矽在高溫下可與氧氣發生反應，此反應800℃開始。在氧化氣氛下，碳化矽易氧化，隻有形成SiO2保護膜時，才可以減緩材料的氧化。

　　2、水蒸汽的作用

　　高溫下可與水蒸氣發生反應，碳化矽上有大量的SiO2、Si或C出現，導致材料破壞。

 

 

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