各種鋯英石耐火磚的化學(xué)成分差異不大，分析礦相知，主晶相均以鋯英石晶相為主，其性能指標(biāo)和磚內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)有關(guān)性能差異主要來自骨料上，制備骨料成為關(guān)鍵，采用燒結(jié)良好、結(jié)構(gòu)致密的骨料，一般需加入粒度大于3  mm的粗鋯英石顆粒，以提高抗熱震性能和其它高溫性能。

鋯英石的性能特點(diǎn)

鋯英石是鋯的主要來源，鋯英砂(鋯英石)多與鈦鐵礦、金紅石、獨(dú)居石、磷釔礦等共生于海濱砂中，經(jīng)水選、電選、磁選等選礦工藝分選后而得到。其理論組成為：ZrO2  67.1%，SiO2  32.9%。純凈的鋯英砂為無色透明的晶體，常因產(chǎn)地不同、含雜質(zhì)的種類與數(shù)量不同而染成黃、橙、紅、褐等色，鋯英石為正方晶系礦物，硬度7.8，相對(duì)密度4.6?4.71，折射率1.93?2.01，熔點(diǎn)為2550℃，熱膨脹系數(shù)4.5×10-6/K。鋯英石的化學(xué)性能相當(dāng)穩(wěn)定，不溶于鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸，也不溶于苛性鉀、苛性鈉的水溶液。但在高溫下，鋯英石將分解成為ZrO2  和無定形SiO2，解離自1540℃開始，1750℃時(shí)解離迅速，1870℃時(shí)，解離量達(dá)到 95%。

鋯英石特征：一般晶形較好，成正方形短柱狀，少數(shù)呈長(zhǎng)柱狀晶體、雙錐晶體，也有簡(jiǎn)單的柱狀及復(fù)雜的柱狀和不規(guī)則之粒狀等，顏色為白色、淡黃色、黃色、粉紅色，以白色透明居多，條痕無色、金屬光澤，半透明，大部分在熒光燈下發(fā)黃光，部分不發(fā)光。

鋯英石是難以燒結(jié)的原料，在高溫下只能靠固相擴(kuò)散作用，其燒結(jié)十分緩慢。而且難以充分燒結(jié)。在鋯英石中加入某些氧化物可以促進(jìn)燒結(jié)如Na2O、  K2O、MgO、CaO等對(duì)促進(jìn)燒結(jié)十分有效，能顯著降低氣孔率，但是在使用過程中應(yīng)盡可能選擇對(duì)分解影響較小的氧化物。

1.1骨料的制備

將粉碎的原料制成坯后經(jīng)燒結(jié)、破碎和篩分，才能得到理想的顆粒骨料，通常坯的成型采用機(jī)器壓制、泥漿澆注和等靜壓法。本文在以上3種燒結(jié)方法制備骨料的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討研究用熔鑄法制備骨料。

熔鑄制坯是根據(jù)鋯英石的分解與再結(jié)合原理。  采用熔鑄法制坯，砂的含鋯量可降低對(duì)原砂粒度無任何要求，但應(yīng)注意水分含量，以免在熔融過程中產(chǎn)生噴爐。所用原料不需要任何礦化劑，但在熔化過程中為減少飛料和粉塵，需將原砂成球，成球時(shí)，盡可能地加入有機(jī)結(jié)合劑，如AST或酚醛樹脂等。澆鑄時(shí)溶液溫度為1900  ℃左右澆鑄時(shí)，可注入用鋯英石砂做的砂坑，或注入用鋯砂預(yù)制的砂型。做砂型的鋯砂選用澳大利亞的粗鋯砂，將砂與4%的黏結(jié)劑(重量計(jì))和5%~7%的水?dāng)嚢韬螅止v打成型，經(jīng)110℃烘干保溫4  h，緩冷后即可進(jìn)行組裝使用。注入沙坑后，用鋯砂覆蓋，自然降溫至常溫或者在1450℃下保溫3~4 h后自然冷卻至常溫即可。此熔鑄法制的骨料體積密度可達(dá)4.3  g/cm3以上，顯氣孔率<1%，高溫性能穩(wěn)定抗侵蝕性能好。

采用熔鑄法制坯和其它工藝方法制備骨料。

各種骨料化學(xué)成分的差異熔鑄法制備的骨料以斜鋯石、玻璃相并存，相互鑲嵌結(jié)合，組成嚴(yán)密的無明顯間隙的整體;燒結(jié)法制得的骨料以鋯英石晶相為主，玻璃相基本存在與顆粒與顆粒之間的結(jié)合部;等靜壓和泥漿澆注法制備的骨料，整體致密，破碎后解理明顯;機(jī)壓骨料，雖然化學(xué)成分分布穩(wěn)定，但骨料顆粒與顆粒之間以點(diǎn)接觸的結(jié)合方式形成，顯得松散，結(jié)合處的空隙大。

制備化學(xué)成分基本相同的骨料，在同一溫度下燒制成不同密度的試樣(包括熔鑄試樣在1500℃下浸在無堿玻璃液中保溫50  h，其試樣侵蝕程度。可以看出，顯氣孔率降低、吸水率低，其抗侵蝕性能明顯優(yōu)于顯氣孔率高的坯體。

1.2配料設(shè)計(jì)

首先要考慮使磚體的化學(xué)成份、物理性能達(dá)到預(yù)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)具有良好的使用性能。除滿足以上技術(shù)要求外，還需兼顧便于生產(chǎn)在保證鋯含量時(shí)，需考慮對(duì)燒成溫度的影響。為了降低燒成溫度，又不使磚的技術(shù)指標(biāo)(實(shí)用性和抗侵蝕性能)降低。在配料過程中，盡可能少用或不用對(duì)磚性能有影響的礦化物。與堿、堿土金屬氧化物和氧化釔、氧化錳等礦化劑相比，氧化鈦?zhàn)鳛榈V化劑可以促進(jìn)燒結(jié)，但在磚體抗侵蝕性方而要比堿、堿土金屬氧化物小。

鋯英石粒度與其分解速度有關(guān)，顆粒級(jí)配的確定，既要符合緊密堆積原則，又要有足夠的成分以便改善配料的黏結(jié)性和燒結(jié)性，其粒度組成范圍：  10~3.5mm為3.5~1.4mni為43%-53%，3.5- 1.4 mm為 15%，< 10 mm為27%~42%。

1.3成型

通過實(shí)驗(yàn)對(duì)紙漿廢液、水玻璃、糊精和AST等幾種結(jié)合劑進(jìn)行了比較研究，選用蔗糖為結(jié)合劑。  配好的料采用輪碾混料機(jī)混合，同時(shí)添加礦化劑、水和有機(jī)結(jié)合劑，要求充分混煉均勻。困料24 h。采用摩擦壓磚機(jī)成型，料的松散比為1 : 1.25，試樣  在110℃干燥，入窯水分控制在1%以下干燥后的坯體強(qiáng)度7~15 MPa。

1.4燒成

鋯英石耐火磚的燒成和一般耐火材料燒成工藝相仿。燒成溫度在1500~1700鋯英石磚在1300~1400 ℃開始收縮，燒結(jié)開始，在1400~1  500℃收縮劇烈，而1600℃以后收縮很小，燒結(jié)終止。因此燒成時(shí)1300~1 500℃應(yīng)緩慢升溫，且燒成溫度可定在1600℃左右，如果雜質(zhì)含量少，或者添加  的礦化劑量少，燒成溫度可提高1650~1 700℃。

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