鋯質(zhì)莫來石磚特點

 

天然的斜鋯石(ZrO2)常呈不規(guī)則塊狀，黑色、褐色、黃色或無色。我國天然的斜鋯石礦體很少。工業(yè)上使用的ZrO2，屬化工原料，是由鋯英石(ZrO2·SiO2) 采用化學方法制得的白色或微黃色粉末。純的ZrO2在常壓下共有三種晶型：從低溫到高溫依次為單斜相、四方相和立方相。立方相氧化鋯為螢石結構，四方晶型相當于螢石型結構沿著c軸伸長而變形的晶體結構;而單斜晶型則可以看作四方晶型沿著β角偏轉一個角度而成的。在不同溫度范圍內(nèi)可相互轉化。

 

穩(wěn)定的ZrO2，依其穩(wěn)定程度的不同，又有部分穩(wěn)定的ZrO2和全穩(wěn)定的ZrO2之分，由于全穩(wěn)定的ZrO2的熱膨脹系數(shù)較大，其熱震穩(wěn)定性不及部分穩(wěn)定的好，故后者常用來做陶瓷和耐火材料的增韌材料。

 

雜質(zhì)對莫來石耐火磚性能的影響及改善方法

莫來石質(zhì)耐火材料中通常含有TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、K2O和Na2O等雜質(zhì)氧化物，天然原料生產(chǎn)的莫來石中的雜志含量要比人工合成原料高。這些雜質(zhì)氧化物在莫來石中起溶劑作用，降低溶液的形成溫度和黏度，增大液相的生成量，提高溶液和對固相的溶解速度和溶解數(shù)量，但各雜質(zhì)氧化物所起的作用強弱程度不同，其中以K2O和Na2O對液相形成溫度影響，K2O和Na2O分別使其無變量點溫度降低513~724℃，同時還起分解莫來石的作用，在這寫雜質(zhì)氧化物中，TiO2的影響小，僅使無變量點溫度降低101~107℃.當TiO2含量較少時，除了部分固溶于莫來石中形成有限固溶體，促進莫來石生成和晶體發(fā)育長大外，還有部分在高溫下進入液相形成玻璃體。

 

高溫下Fe2O3在莫來石和剛玉有一定固溶度，形成有限固熔體。它在剛玉中的固溶度較在莫來石中的高，由于固溶體的形成，使莫來石和剛玉的晶格長大。Fe2O3對Al2O3-SiO2系材料的始熔溫度與系統(tǒng)中的Al2O3含量或者說與Al2O3/SiO2比值有關，當Al2O3/SiO2<2.55時，始熔溫度為1380℃，若Al2O3/SiO2>2.55時，始熔溫度提高到1460℃，并隨其Al2O3含量提高而逐漸提高。在還原氣氛下，F(xiàn)e2O3被還原成FeO而脫溶進入玻璃相，并使系統(tǒng)的始熔溫度下降，分別下降至1240℃和1380℃。

 

總之，隨著莫來石磚中Al2O3含量的提高，其高溫性能提高；而溶劑量增多，高溫性能降低。據(jù)此，嚴格控制雜質(zhì)氧化物含量，尤其K2O、Na2O和Fe2O3的含量，是獲得高性能高純莫來石磚的重要措施。在含有堿類成分熔渣或氣體環(huán)境中使用，對莫來石質(zhì)耐火磚均具有嚴重的侵蝕作用。

 

鋯莫來石磚是以莫來石和氧化鋯為原料的熔鑄耐火制品。鋯莫來石熔鑄磚晶體結構致密，荷重軟化溫度高，熱穩(wěn)定性好，常溫及高溫下機械強度高，耐磨性好，導熱性好，并且有良的抵抗侵蝕的能力。

 

以工業(yè)氧化鋁和鋯英石為原料，通過反應燒結制成的鋯莫來石磚，因反應和燒結同時進行，工藝過程控制比較困難。通常，在燒成時先在1450℃保溫，使其致密化，然后再升溫至1600℃進行反應，ZrSiO4在大于1535℃分解成ZrO2和SiO2，其中SiO2和Al2O3反應生成莫來石，由于ZrSiO4分解時有一部分液相出現(xiàn)，并且ZrSiO4的分解可使顆粒細化，增加比表面積，從而促進燒結。

 

研究表明，在鋯英石的加入量小于54.7％時，隨著鋯英石加入量的增加，燒結試樣的顯微結構由柱狀剛玉構成的網(wǎng)絡逐漸過渡到由柱狀莫來石構成的網(wǎng)絡結構。試樣的高溫抗折強度(1400。C)也隨氧化鋯含量的增加而增大，在氧化鋯含量為23.7％時出現(xiàn)一較大值，而后強度下降。鋯英石的加入有助于抗熱震性的提高。