耐火材料78.doc

第七章 含锆耐火材料 7.1 锆英石质耐火材料 以锆英石为主要矿物成分的酸性耐火材料。品种有锆英石砖、锆质砖和特种锆英石砖(如锆英石-氧化铝砖、锆英石-氧化铝-氧化铬砖、锆英石-叶蜡石砖、锆英石-碳化硅砖、高硅质锆英石砖、锆英石质不定形耐火材料、熔铸锆英石砖等)。含二氧化锆65％左右。耐火度1825以上。荷重软化开始温度近1500。具有优良的耐腐蚀性，良好的耐磨性、抗渣性和抗热震性，较小的热膨胀系数。以锆英石精矿砂为原料，加少量可塑黏土，经配料、压坯、煅烧成团块。团块再经粉碎，加入少量可塑黏土或其他有机结合剂，经混合、成型、烧成而制得。煅烧和烧成温度均不应超过1600，一般可采用1400下长时间保温来烧成。适用于砌筑盛钢桶内衬、高温感应炉炉衬、炼铝炉炉底。也可用于玻璃池窑易于损坏的部位。 7.1.1 锆英石原料 称锆英砂、锆英石，是一种以锆的硅酸盐(ZrSiO4)为主要组成的矿物。纯净的锆英砂为无色透明晶体，常因产地不同、含杂质的种类与数量不同而染成黄、橙、红、褐等色，结晶构造属四方晶系，呈四方锥柱形，比重4.6～4.71，比重的变化有时与成分和蚀变状态有关锆英石解理不完全，均匀莫氏硬度为7～8级，折射率1.93－2.01，熔点随所含杂质的不同在2190~2420内波动。主要化学组成为ZrO2；SiO2，及少量Fe2O3、CaO、AI2O3等杂质。锆英砂的理论组成为ZrO2：67.1%；SiO2：32.9%。它是ZrO2-SiO2系唯一的化合物。但天然锆砂仅含约57~66%ZrO2。锆英石是一种主要由火成岩形成时从岩浆中结晶出来的锆、硅和氧组成的矿物。锆英石也产于岩脉和变质岩中。它属四方晶系，常呈发育良好的锥状小四方柱体，也成不规则粒状。性脆，断口贝壳状。是优质的耐火材料。多与钛铁矿、金红石、独居石、磷钇矿等共生于海滨砂中，经水选、电选、磁选等选矿工艺分选后而得到。 锆英砂是最重要的含锆矿物，在锆矿物中分布最广、储量最大、类型最多，是一种以锆的硅酸盐为主要组成的矿物。锆英砂是制取锆、铪及多种锆制品的主要原料，具有熔点高、热导率低、线膨胀系数小等特点，广泛用于冶金、铸造等行业。目前世界年产锆英砂为130万吨。 其二元系相图 见 168 页 图 7—1 （分析） 2. 锆英石加热分解 图 7—2 锆英石加热至一定温度时可分解为隐晶质ZrO2和无定形SiO2。由于锆英石的纯度和所含杂质的不同、原料粒度和保温时间的不同，锆英石的分解温度亦不相同。其分解温度范围为1540～2000℃(图7.2)。锆英石在1600℃下加热2h，只有少量锆英石分解；在1750℃下加热2h，锆英石的分解率为50％，当加热至1900℃～2000℃时，分解率可达100％。 ZrSiO4——ZrO2+SiO2 Al2O3?CaO等杂质的存在使锆英石的分解温度降低。因此，制备锆英石熟料时，其预烧温度须低于锆英石的分解温度(1540℃)。 对于粒度较细的锆英石精矿粉可采用两种方法进行处理：(1)将锆英石进行筛分，选取符合粒度要求的筛上料作粗颗粒，筛下料可加工成细粉；(2)采用熟料制造工艺，以锆英石细粉和粘土为原料，按工艺流程加工成熟料，再破碎至适当的粒度以备用。 锆英石　　锆英石是硅酸盐类矿物，按其物理性质和化学成份可分为高型和低型两个变种。结晶完整的晶体多为“高型”；晶体极差或无晶者为“低型”。由于放射性元素，使得锆英石的内部结构遭到破坏，根据内部结构特点，分为高型锆英石、中型锆英石和低型锆英石三种。但就宝石价值来说，高型锆英石价值较高。 锆英石是天然宝石中折射率仅次于钻石、色散值很高的宝石，无色透明的锆英石酷似钻石，是钻石很好的代用品。常用的锆英石多呈无色、红褐色、褐红色、绿色等。但最流行的颜色是蓝色和无色两种，其中以蓝色价值较高，一般都经过人工热处理。市场上的许多锆英石，都是经过热处理之后再拿出来销售。锆英石经常用热处理以提高其质量，或改变颜色或改变锆英石的类型。如此，锆英石变得更漂亮、易于销售。 锆英石的晶体属四方晶系，a0=0.662nm，c0=0.602nm；Z=4。结构中Zr与Si沿c轴相间排列成四方体心晶胞。锆英石的成分中含有放射性元素铀(U)和钍(Th)。但含量很低，远低于安全系数。所以大家可以放心地佩戴锆英石装饰品。 　锆英石是一种性质特殊的宝石。它有较高的折光率和较强的色散，无色或淡蓝色的品种加工后，象钻石一样有较强的出火现象。由于它在外观上与钻石很相似，因而被誉为可与钻石媲美的宝石。 　早在古希腊时，这种美丽的宝石就已被人们所钟情。相传，犹太主教胸前佩戴的十二种宝石中就有锆英石，称为“夏信斯”。据说，锆英石的别名“风信子石”，就是由“夏信斯”转言而来