A12O3—SiO2耐火材料种类

A12O3—SiO2系耐火材料主要有硅质、硅酸铝质、刚玉质三大类。

硅质耐火材料是指含SiO₂93%以上的耐火材料，是酸性耐火材料的主要品种，主要产品为烧成硅砖，也有散状材料。

硅砖主要由鳞石英、方石英、残存石英和玻璃相组成。采用硅石作原料，制造时在配料中外加少量石灰和铁鳞作矿化剂，以促进坯体中石英转化为鳞石英。一般在还原气氛下经1350—1430℃缓慢烧成，在烧成升温阶段，坯体内的石英首先由低温型向高温型转化，随后向方石英和鳞石英转化。冷却时方石英和鳞石英也由其高温型向低温型转化。硅砖生产中的晶型转化也使其真比重由2.65左右按石英转化程度的不同而降到2.23—2.42，同时伴有体积膨胀：硅砖属酸性耐火材料，抗酸性渣的能力较强，它的高温强度较好，荷重软化温度接近其耐火度，一般为1620—1660℃。具有高温下长期使用不变形的优点，硅砖在600℃以上一般无晶型转化，膨胀系数也较小，耐热震性也较高；而600℃以下正好相反。它主要用于砌筑焦炉，也用于各种玻璃、陶瓷、耐火材料的热工窑炉的拱顶和其他承重部位；在热风炉的高温承重部位使用，不宜在600℃以下且温度波动大的热工设备中使用。

硅酸铝质耐火材料的主要成分为A12O3和SiO2，还含有少量起熔剂作用的杂质成分，如TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、R2O等。通常按A12O3含量的多少分为半硅质(A12O3 5—30％)，粘土质(A1₂O₃30—48％)，高铝质(A1₂O₃>48％)三类。

半硅质耐火砖有半硅砖、蜡石砖。

半硅砖可用天然硅质粘土和叶蜡石作原料，也可用石英和粘土配制而成。适宜用作玻璃窑、盛钢桶、加热炉、均热炉，化铁炉、平炉蓄热室和碳化炉等的内衬。

蜡石砖又称叶蜡石砖，以蜡石为原料制成。由于蜡石的灼减和烧成收缩小，可以不经煅烧直接用于制砖：产品主要用作盛钢桶内衬。

粘土质耐火材料主要由莫来石(25一50%)、玻璃相(25—60％)和方石英及石英(最高可达30％)所组成，通常以硬质粘土为原料，预先煅烧成熟料，然后配以软质粘土，以半干法或可塑法成型，经1300—1400℃烧成耐火砖，又称粘土砖。也可以加少量的水玻璃、水泥等结合剂制成不烧耐火砖和不定形材料。它是高炉、热风炉、加热炉、动力锅炉、石灰窑、回转窑、玻璃窑、陶瓷和耐火材料烧成窑中常用的耐火材料。

高铝质耐火材料的矿物组成为刚玉、莫来石和玻璃相，其含量取决于A12O3／SiO2比以及杂质的种类和数量，可按Al2O3含量(或A12O3／SiO2比)划分等级。原料为高铝矾土和硅线石类天然矿石；也有掺加电熔刚玉、烧结氧化铝、合成莫来石的，以及用氧化铝与粘土按不同比例煅烧的熟料。它多用烧结法生产。但产品还有熔铸砖9熔粒砖。不烧砖和不定形耐火材料。高铝砖在习惯上根据耐火砖中A12O3含量划分：I等(A1₂O₃≥75％)、Ⅱ等(Al₂O₃60—75％)和Ⅲ等(A1₂O₃48—60％)三个等级。用相应级别的高铝矾土熟料和适量粘土(以泥浆形式加入与粘土熟料共同混合)，经成型后用烧结法制备。为避免二次莫来石化膨胀效应，一级和二级高铝砖应少加粘土或少量粘土作结合剂，一级高铝砖和二级高铝砖在1500—1600℃、Ⅲ等砖在1450—1500℃烧成。高铝砖广泛用于钢铁工业，有色金属工业和其他工业。不烧高铝砖常用烧结良好的各级矾土熟料加少量结合剂(如：水玻璃、磷酸、磷酸铝、硫酸铝以及铝酸盐水泥等)制成泥料，经高压成型制成。这种生产工艺简单，产品合格率高，使用性能接近相同材质的烧结耐火砖。它广泛用作塞头砖、水口砖或用于砌筑盛钢桶内衬、电炉炉盖等。

硅线石砖是以硅线石族矿物为主要原料制成的高铝质耐火材料。此种耐火砖中Al2O3／SiO2比近于l，主要矿物为莫来石以及一定量的玻璃相和方石英。硅线石族原料中的硅线石和红柱石在煅烧过程中体积稳定性好，不需预烧即可用于制砖，蓝晶石在1300℃左右形成莫来石和方石英时体积膨胀约1％。此种高铝砖中的A12O3，和SiO2等化学组成分布均匀，各种矿物晶体互相交错，结构均一。

莫来石砖是以莫来石为主晶相的高铝质耐火材料，A12O3含量一般在65—75％。矿物组成除莫来石外，其中铝含量较低者还含有少量玻璃相和方石英；含Al2O3较高者还含有少量刚玉，多以高铝矾土熟料为主要原料，再加少量粘土或生矾土作结合剂，经成型和烧成制得。二级高铝砖中含A12O3较高的即属此种耐火砖。按莫来石成分配料用熔铸法制成的，称为熔铸莫来石耐火砖。耐火砖的高温性能取决于Al2O3的含量(即莫来石和少量刚玉的含量)和莫来石晶相与玻璃相分布的均匀性。

刚玉砖是指A12O3含量≥90%，以刚玉为主要物相的耐火材料。用烧结A12O3或电熔刚玉作原料，或Al2O3／SiO2比高的矾土熟料与烧结氧化铝配合?采用烧结法制成。也可用磷酸或其他化学结合剂制成不烧刚玉砖。

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