鋯英石磚性能級(jí)生產(chǎn)工藝

鋯英石磚的使用及生產(chǎn)，原料雜質(zhì)含量高，將降低鋯英石磚的高溫力學(xué)性能及其分解溫度。當(dāng)原料中含較多的Al2O3時(shí)，制品的耐火度和荷重軟化溫度將有所降低，燒結(jié)溫度和分解溫度也明顯地降低，可在1500  °C或更低溫度下大部分或全部分解。鋯英石在高溫下易溶于玻璃液中，導(dǎo)致磚體結(jié)構(gòu)的弱化。原料中的TiO3達(dá)到一定量時(shí)，鋯英石在 1350 °C左右就開(kāi)始分解，1600℃時(shí)即出現(xiàn)發(fā)育良好的ZrO2晶體。同時(shí)，TiO3在高溫下會(huì)與鋯英石反應(yīng)形成具有較高熱膨脹系數(shù)的新生礦相，使高純鋯英石磚的熱震穩(wěn)定性降低，其降低程度隨TiO2含量的增加而提高。因此，必須嚴(yán)格控制鋯英石原料中有害雜質(zhì)的含量，務(wù)必使其制品的高溫力學(xué)性能保持在較高水平，使其分解溫度高于玻璃池窯的工作溫度。

外加物種類(lèi)

將各種外加物按規(guī)定比例引入高致密鋯英石磚的配料中，在相同工藝條件下進(jìn)行試驗(yàn)，以考察各外加物對(duì)制品性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果示于表2。

表1  外加物種類(lèi)對(duì)高致密鋯英石磚性能的影響 外加物種類(lèi)

從表1可以看出，無(wú)外加物的配料，除常溫耐壓強(qiáng)度較低外，顯氣孔率和體積密度指標(biāo)還比較好，但遠(yuǎn)不及加入外加物A、B、F的試樣;加入A、B、F的試樣的技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于引進(jìn)的美國(guó)和德國(guó)的同類(lèi)產(chǎn)品;加入D的試樣的技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于無(wú)外加物試樣，與引進(jìn)產(chǎn)品相當(dāng);而加入C和E的試樣，除常溫耐壓強(qiáng)度與德國(guó)產(chǎn)品相當(dāng)外，顯氣孔率和體積密度均遠(yuǎn)不及德國(guó)產(chǎn)品，更不能與加入A、B、F的試樣相媲美。從促進(jìn)鋯英石燒結(jié)和與無(wú)堿玻璃反應(yīng)的匹配性等諸多因素考慮，選擇A作為工業(yè)化生產(chǎn)高致密鋯英石磚的外加物。

外加物A的加入量

在相同工藝條件下，引入不同量的外加物A，以確定其最佳加入量。試驗(yàn)結(jié)果列于表2。表2 數(shù)據(jù)顯示，制品的體積密度和耐壓強(qiáng)度均隨A的加入量的增加而先升后降，呈現(xiàn)一個(gè)峰值。顯氣孔率無(wú)明顯變化，僅以加入量為6a者略高。據(jù)此，外加物A的加入量以3a為宜。

燒成溫度

采用若干組相同的試樣，在氧化或弱氧化氣氛的高溫梭式窯中，分別在不同的溫度下燒成，以考察燒成溫度對(duì)高致密鋯英石磚性能的影響。結(jié)果示于表4。

表3  燒成溫度對(duì)高致密鋯英石磚性能的影響

顯而易見(jiàn)，在T2溫度下燒成的制品，無(wú)論是顯氣孔率、體積密度或是常溫耐壓強(qiáng)度，都遠(yuǎn)優(yōu)于其他溫度下燒成的制品;T1溫度下燒成的試樣，顯氣孔率異常地高，竟達(dá)25 %，體積密度和強(qiáng)度也明顯低，表明試樣在T1溫度遠(yuǎn)未燒結(jié)，換而言之，在該溫度下，鋯英石結(jié)構(gòu)內(nèi)部的可擴(kuò)散基元未能獲得足夠的能量進(jìn)行自擴(kuò)散或擴(kuò)散速度極慢，嚴(yán)重影響了晶體的聚集長(zhǎng)大;T3溫度下燒成試樣的技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于T1溫度下的試樣，但遠(yuǎn)不及T2溫度下的試樣;T4 溫度下，除顯氣孔率低于T1外，其他指標(biāo)遠(yuǎn)不及 T1。可以看出，燒成溫度高于T2后，隨燒成溫度提高，試樣性能越趨惡化。可以認(rèn)為，在T3溫度下，鋯英石大部分分解，析出斜鋯石和游離SiO2。這種游離SiO2在該溫度下呈軟化狀態(tài)分布在斜鋯石晶粒周?chē)鋮s后形成較多的微裂紋，導(dǎo)致試樣的顯氣孔率增加，強(qiáng)度下降。在T4溫度下，鋯英石無(wú)疑已全部分解成結(jié)晶良好的斜鋯石和呈全熔融狀態(tài)的石英相，斜鋯石晶體被石英包裹，冷卻后，出現(xiàn)更多的裂紋，使試樣顯現(xiàn)出更高的顯氣孔率，更低的密度和強(qiáng)度。