硅莫磚
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硅莫磚是一種高鋁碳化硅質(zhì)耐火磚。若在硅莫磚中再添加不同的特種耐火原料，還可以繼續(xù)提高硅莫磚的某些性能，也就可以將改性后的硅莫磚分成不同的子類。例如，在硅莫磚制磚料中用一部分紅柱石代替礬土，可以制出硅莫紅磚。硅莫紅磚除具有良好的耐高溫、耐侵蝕性外，還具有比硅莫磚更好的抗熱震性。
二、硅莫磚的物理化學(xué)性能
硅莫磚中的“硅”指碳化硅，“莫”指莫來石，其實，硅莫磚是以高鋁礬土、碳化硅為主要原料，通過燒結(jié)制出的耐火磚。本質(zhì)上，硅莫磚只是一種添加了碳化硅的高鋁磚。其中，一些產(chǎn)品可能摻有莫來石、“三石”、剛玉等耐火原料。
碳化硅在超高溫、強還原條件下，由碳和二氧化硅發(fā)生反應(yīng)合成。合成的特點是碳粒不動，SiO2和中間物質(zhì)(SiO、Si)先變成氣相再和碳接觸并發(fā)生反應(yīng)。
三、碳化硅對高鋁磚性能的影響
加入碳化硅后，可以大幅改善高鋁磚質(zhì)的耐磨性、抗熱震性、荷重軟化溫度和抗侵蝕性，制造出綜合性能優(yōu)越的新型耐火磚。
碳化硅的莫氏硬度高達9.5。在高鋁磚中加入碳化硅，就提高了耐火磚的硬度。這樣，當(dāng)磨粒和耐火磚接觸時，就限制了磨粒鑿入耐火磚的深度，減少了磨粒在耐火磚表面滑動時從耐火磚表面切割下一定物質(zhì)的可能，從而提高了耐火磚的耐磨性。碳化硅具有很高的熱導(dǎo)率[84W/(m•K)]和適中偏低的熱膨脹系數(shù)(4.7×10-6/K)。在高鋁磚中加入碳化硅，則提高了材料的熱導(dǎo)率，降低了材料的熱膨脹系數(shù)。從而，可以顯著改善高鋁磚的抗熱震性。
碳化硅氧化后形成SiO2和CO，SiO2再和Al2O3反應(yīng)形成莫來石。這兩個反應(yīng)都伴隨很大體積增加。反應(yīng)產(chǎn)物莫來石也具有良好的高溫性能。所以，適量加入碳化硅有助于補償耐火磚的重?zé)湛s，提高荷重軟化溫度和抗蠕變性。
早，西方的技術(shù)人員認(rèn)為水泥窯中高鋁磚的上限使用溫度為1300～1350℃。如果超過1300℃，水泥熟料中的CaO和耐火磚中Al2O3、SiO2反應(yīng)形成的富含CAS2、C2AS產(chǎn)物將被燒流，失去保護的耐火磚將很快損毀。因此，水泥窯高溫帶包括燒成帶和過渡帶都需要使用堿性磚。目前，這一觀點因中國人發(fā)明了硅莫磚而需要作出修正。
加入碳化硅后，改變了高鋁磚的侵蝕機理。這一改變起因于SiC的氧化。
1、硅莫磚內(nèi)部的SiC活化氧化，形成的SiO氣體擴散至耐火磚表面，進一步氧化形成SiO2。
2、硅莫磚表面的SiC氧化成SiO2，堵塞了磚表面的氣孔，使磚內(nèi)氣氛變?yōu)檫€原態(tài)。
;3、新生的SiO2與其他物質(zhì)一起形成了高黏度的玻璃相，封堵了氣孔，減緩了氧的進入，維持了磚內(nèi)的還原氣氛。所以，當(dāng)硅莫磚表面原有的高黏度玻璃相保護層被侵蝕減薄后，氧氣進入硅莫磚，磚內(nèi)部的SiC發(fā)生活化氧化，產(chǎn)生的SiO氣體又在耐火磚表面氧化成SiO2，建立起新的保護層。如此循環(huán)往復(fù)，就大幅度地減慢了耐火磚的侵蝕，提高了耐火磚的壽命。
