硅磚的主要成分為：SiO2，以天然硅石為原料，二氧化硅含量94%以上。真密度2.35g/cm3。具有抗酸性渣侵蝕性能。熱導(dǎo)率是隔熱耐火磚重要的指標(biāo)之一，熱導(dǎo)率就是導(dǎo)熱系數(shù)，主要反映材料對熱量的傳導(dǎo)能力，為了提高窯爐的工作效率、降低熱量損失。

成分

硅磚用純度高的石英石鍛燒精制而成，再加入少量石灰乳混制而成，其部分骨料可用廢硅磚塊破碎后使用。先進(jìn)的硅磚原料需要經(jīng)過特殊的化學(xué)處理，去除雜質(zhì)。硅磚塊的化學(xué)成分一般是[%(質(zhì)量)]:SiO294〜98,Al2O30.2〜2,CaO1.5〜3.5,Fe2O30.3〜3,R2O0〜0.5。

晶體成分。

從硅磚的化學(xué)組成不難看出：硅磚的相組成主要是硅酸鹽結(jié)晶，如SiO2和少量硅酸鈣等。結(jié)晶類型很多，有石英、鱗狀石英和方石英三種晶型。磚晶相組成(%)：鱗石英30〜70，方石英20〜80，石英3〜15，玻璃相4〜40。

在硅磚的組成晶相中，熔點高的是硅磚的SiO2結(jié)晶，達(dá)到1713deg；硅磚塊完全由SiO2組成是不可能的。并非因為原料的純度很難達(dá)到，而是因為SiO2的結(jié)晶無法結(jié)合，所以所有其他成分都存在。由這幾種成分組成的晶相和少量的玻璃相，其熔點較低，能使SiO2晶體顆粒結(jié)合，所以叫做結(jié)合物。但磚塊中的大顆粒SiO2被稱為集料。粘結(jié)體的耐蝕性和耐高溫性能都比集料差。但太少的粘結(jié)物會使骨料的粘結(jié)變松，因此應(yīng)正確選擇粘結(jié)物。

1、硅磚用天然硅石為原料，加入適量的礦化劑，以促進(jìn)石英在坯體中的轉(zhuǎn)化，硅鱗石英。以1350~1430℃在還原氣氛中緩慢燒結(jié)。當(dāng)溫度達(dá)到1450℃時，總的體積膨脹約為1.5~2.2%，這種殘余膨脹將使切縫變得很密，保證了砌筑體的氣密性和結(jié)構(gòu)強度。

(1)礦物化學(xué)成分。硅磚塊中二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)該大于93%。普通硅磚晶相為鱗片石英、方石英及少量殘留石英，基質(zhì)為玻璃相。

2、真密度與體密度。硅磚真密度的大小是判斷其晶型轉(zhuǎn)變程度的一個重要指標(biāo)。普通硅磚的真密度在2.388/cm3以下，高質(zhì)量硅磚的真密度在2.33/cm3以下。硅的含量是2.65g/cm3。鱗片石的英化度越高，燒成的硅磚真密度越小。所以可以通過硅磚的真實密度來判斷硅磚的礦物組成。

硅磚塊的密度與氣孔率有關(guān)。普通硅磚塊有17%一25%的顯孔率，其體積密度為1.8-1.95g/cm3。硅磚模壓越高，密度越大；提高硅磚的體積密度，可提高結(jié)構(gòu)強度、導(dǎo)熱性和抗渣性。

3、耐火性能。硅磚的耐火性較差，1670-1730℃。隨SiO2含量、晶型、雜質(zhì)種類及數(shù)量的變化，波動幅度較小；硫化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低，耐火性越好。尤其是A12O3、K2O、Na2O含量增加時，硅磚的耐火性更差。硅磚的耐火性較差，不能滿足強化冶煉的要求。

4)加載軟化溫度。硅磚荷重軟化溫度一般在1620~1670℃之間，與耐火等級相近。造成這種現(xiàn)象的主要原因是硅磚的主晶相為矛狀雙晶鱗石英形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和基質(zhì)粘度大的玻璃相。硅磚受荷加熱時，從開始軟化變形到破壞之間的溫度間隔不大，一旦達(dá)到軟化溫度就會迅速破壞，導(dǎo)致荷重軟化變形的溫度范圍很窄。硅磚的一項特殊特性是，開始軟化的溫度接近它的耐火度。

5、體積穩(wěn)定性。硅磚塊在加熱過程中，除出現(xiàn)一般的熱膨脹外，還伴隨著體積膨脹發(fā)生了晶型轉(zhuǎn)變。若磚體中殘留有未轉(zhuǎn)化的石英，則在高溫下會繼續(xù)轉(zhuǎn)化為鱗石英或方石英，從而產(chǎn)生較大的體積膨脹。在常溫加熱普通硅磚至1450℃時，體積膨脹率為1.5%一2.2%；在1450℃冷卻至250℃時，體積收縮，終剩余的膨脹率為0.1%一0.9%。高品質(zhì)硅磚的剩余膨脹量不超過0.3%一0.4%。

抗熱震性：在溫度急劇變化的情況下，硅磚內(nèi)結(jié)晶會迅速轉(zhuǎn)變，體積會突然膨脹或收縮，從而產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致硅磚破裂或剝落。結(jié)果表明：硅質(zhì)耐火磚抗熱震性能較差，下水冷850℃只有1~2次。但當(dāng)硅磚使用溫度高于600℃時，由于沒有快速晶化轉(zhuǎn)變，其抗熱震性能較好。

(7)防渣。由于硅磚是酸性耐火磚，它對酸性較弱的爐渣及含有腐蝕性氣體的爐氣具有較強的抗腐蝕能力。同時，它還具有一定的抗?fàn)t渣侵蝕能力，并具有一定的耐火性能。其原因在于當(dāng)Si02與CaO或FeO共存時，Si02在高溫下吸收了一定量的Cao和FeO后，會產(chǎn)生粘度較大的兩種相間的液相，不易形成熔滴或滲入耐火磚氣孔中。

硅磚水含量的測定-重量法。

范圍本建議方法采用重量法測定硅磚中水分含量。該方法適用于測定硅磚中質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.1%的水份。原理試樣在105~110℃下烘干至一定溫度，以失水質(zhì)量計算水分含量。操作步驟3.1稱重稱取1.00g未干樣品，粒度小于0.088mm，準(zhǔn)確至.0.0001g。3.2在不加瓶蓋的烘箱中，將試樣放入已恒量的稱量瓶中，在105~110℃溫度下烘干1小時。把蓋子蓋上(瓶口要墊一小片紙)，然后取出放入干燥器中冷卻至室溫(棄紙)，稱重。這樣重復(fù)操作直至放入干燥器，冷卻到室溫(棄紙)，稱重。這種重復(fù)的圭恒量(每次干燥15毫安)。水分的計算按下面的格式計算，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示：

om-H2O=(m1-m2)/m*100m2:om-H2O-水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%;m1-干燥前試料加重瓶的質(zhì)量，g;m2-干燥后試料加重瓶的質(zhì)量，g；

如何提高硅磚熱導(dǎo)率？

為了提供導(dǎo)熱性，需要了解影響耐火磚導(dǎo)熱性的原因，然后加以改善。

(1)孔隙率對熱導(dǎo)率的影響。

一般認(rèn)為氣體的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于固體。絕熱材料的高孔隙率有效地阻擋了熱傳遞，并對降低材料的熱導(dǎo)率做出了主要貢獻(xiàn)�？紫堵蕦Σ牧系母魺嵝阅芷鹬�重要的作用�？紫堵试礁�，孔壁所占面積越小，熱導(dǎo)率越低。但是孔隙率的增加是有限度的。如果孔隙率過高，同體積隔熱耐火磚的固含量較少，材料的力學(xué)性能較差，不能滿足使用要求。

此外，孔隙的性質(zhì)對材料的熱導(dǎo)率有很大的影響。在相同體積密度下，高開孔率和連通孔隙率耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)高于高閉孔率材料。

(2)孔徑對保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響。

孔隙率一定時，孔徑越小，導(dǎo)熱系數(shù)越低，保溫性能越好。這是因為，在同樣的孔隙率下，如果材料中的孔隙尺寸較小，同樣體積的材料中的孔隙數(shù)量就會增加。一方面，隨著孔徑的減小，氣體分子在孔隙中的運動受到限制，孔隙中的熱對流量減少，從而材料的熱導(dǎo)率自然降低。另一方面，孔數(shù)量的增加增加了相同體積下的孔壁面積，增加了固相的傳熱距離，即延長了傳熱時間，降低了材料的熱導(dǎo)率。當(dāng)孔徑大于0.1時，材料的導(dǎo)熱系數(shù)符合Loeb模型。

當(dāng)孔徑大于1時，熱導(dǎo)率與形狀因子、孔徑、輻射常數(shù)、熱發(fā)射率和溫度的立方成正比。當(dāng)孔徑小于0.1時，材料導(dǎo)熱系數(shù)的變化將不再遵循Loeb模型。如果孔徑小到50nm，氣體分子的運動就會受到限制，不運動就吸附在孔壁上，不會發(fā)生傳熱。

(3)固相對材料熱導(dǎo)率的影響。

材料固相的傳熱方式主要是傳導(dǎo)傳熱，即晶格的熱振動。如果原材料的導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量小，耐火磚的隔熱能力就會增加。1000℃以下，隨著溫度的升高，大多數(shù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)普遍呈下降趨勢；隨著1000℃以上溫度的升高，大多數(shù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)呈上升趨勢。此外，非氧化物的導(dǎo)熱系數(shù)一般高于氧化物，在氧化物中，鋁硅酸鹽材料的導(dǎo)熱系數(shù)小于純氧化物材料。由于一般復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)，內(nèi)部原子分布混亂，傳熱緩慢，導(dǎo)熱系數(shù)小。

在低溫下，玻璃相的熱導(dǎo)率低于晶相，因為玻璃相中原子排列的無序度較高，抗振動性較大。但隨著溫度的升高，玻璃相的粘度降低，原子熱振動的阻力降低，熱導(dǎo)率也相應(yīng)增加。對于晶相，隨著溫度的升高，原子的振動幅度增大，使得運動的自由程減小，但熱導(dǎo)率降低。

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