耐火磚生產(chǎn)廠家

除了金屬和金屬間化合物原料，非氧化物原料和氧化物原料的應(yīng)用，也有利于滿足耐火材料高性能、低能耗、低成本、無污染的生產(chǎn)需求，并且有助于延長耐火材料的使用壽命。

非氧化物原料追求性價(jià)比氮化硅應(yīng)用廣泛。氮化硅在陶瓷行業(yè)應(yīng)用較為廣泛，其結(jié)構(gòu)決定它具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、熱震穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在己經(jīng)應(yīng)用于冶金工業(yè)中。

20世紀(jì)70年代，氮化硅結(jié)合碳化硅開始用于高爐風(fēng)口部位，目前，氮化硅主要用于水平連鑄分離環(huán)、炮泥和出鐵溝澆注料中。此外，高爐用氮化硅及賽隆結(jié)合碳化硅制品也發(fā)展迅速。一般把氮化硅作為耐火材料中的高溫相或者結(jié)合相，主要用于與Al2O3復(fù)合，得到Al2O3-Si3N4系復(fù)合材料，在高溫使用的過程中發(fā)生固溶，形成結(jié)合相，具有很好的使用性能。目前的主要研究集中在Al2O3-SiC-C材料、Si3N4-SiC復(fù)合材料、單相材料、-Al2O3復(fù)合材料、-Al2O3-SiC復(fù)合材料等領(lǐng)域。

目前，利用氮化硅作為結(jié)合相主要有3種方式：一是添加純氮化硅作為原料；二是添加金屬硅粉作為原料，在氮化氣氛中原位合成氮化硅；三是添加部分純氮化硅，同時(shí)添加金屬硅粉，反應(yīng)過程中在耐火材料基質(zhì)中原位生成Si3N4結(jié)合相。業(yè)內(nèi)人士采用Si3N4細(xì)粉、SiC、Si粉、硅灰為原料，木質(zhì)素磺酸鈣水溶液作成型結(jié)合劑，在空氣氣氛中采用常規(guī)燒結(jié)爐在1450℃燒成Si3N4-SiC復(fù)合材料，其性能表現(xiàn)如下：顯氣孔率為15%，體積密度為2.63，常溫耐壓強(qiáng)度為157兆帕，常溫抗折強(qiáng)度為54兆帕，高溫抗折強(qiáng)度為38兆帕。

有學(xué)者通過引入Si3N4、提高Si的加入量等途徑，原位合成制備出Sialon增強(qiáng)耐火材料。

此外，還有一些研究者以天然原料為原材料，原位合成氮化硅作為結(jié)合相。氮化硅鐵研究已有初步進(jìn)展。氮化硅鐵是硅鐵合金高溫氮化合成產(chǎn)物，主要物相為Si3N4，此外還有部分Fe3Si、少量Fe和少量的SiO2。它不僅具有Si3N4的高機(jī)械強(qiáng)度，良好的耐腐蝕性、熱震穩(wěn)定性，較低的熱膨脹系數(shù)等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。與昂貴的氮化硅相比，其價(jià)格低廉，便于工業(yè)化推廣，是耐火行業(yè)中有望取代氮化硅的新型原料。目前國內(nèi)對(duì)于氮化硅鐵的研究尚處于初級(jí)階段，文獻(xiàn)報(bào)道多集中在高爐炮泥和鐵溝澆注料上，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量使用。

近年，氮化硅鐵的合成和應(yīng)用研究有了初步的發(fā)展，上世紀(jì)90年代，日本的一些學(xué)者報(bào)道了氮化硅鐵高溫反應(yīng)機(jī)理和氮化硅鐵在高爐炮泥的應(yīng)用性能。在國內(nèi)，一些學(xué)者研究了其在出鐵口炮泥中的應(yīng)用。2003年有采用硅鐵合金氮化制備氮化硅鐵，并進(jìn)行了物相分析，同時(shí)研究了氮化硅鐵對(duì)于Al2O3-SiC-C耐火材料的影響。隨之，科研人員于2005年介紹了一種新的氮化硅鐵合成方法——閃速燃燒合成法，并對(duì)該方法的基礎(chǔ)原理、反應(yīng)、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了理論研究和計(jì)算，為氮化硅鐵的理論研究奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也對(duì)此后氮化硅鐵的應(yīng)用做了鋪墊。

科研人員還對(duì)閃速燃燒合成的氮化硅鐵的性能和應(yīng)用進(jìn)行了研究，將氮化硅鐵添加到Al2O3-SiC-C中進(jìn)行研究，并研究了氮化硅鐵在高溫下的氧化行為，對(duì)硅鐵合金閃速燃燒制備氮化硅鐵的過程進(jìn)行了熱力學(xué)分析，同時(shí)還對(duì)Fe-Si3N4-Al2O3-SiC-C進(jìn)行了簡要的抗渣侵蝕的研究。同年，科研人員對(duì)氮化硅鐵的組成、結(jié)構(gòu)以及在Al2O3-SiC-C中的高溫行為進(jìn)行了研究。此后，又有科研人員對(duì)氮化硅和氮化硅鐵合成進(jìn)行了熱力學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)研究，探索硅鐵熔體氮化制備氮化硅鐵的新方法。2010年科研人員采用石英粉和鐵礦粉作為原料，研究了碳熱還原氮化的方法制備Fe-Si3N4、Fe-Sialon和Fe-Si3N4/TiN復(fù)合材料，并將制備的原料加入到無水炮泥中，在1520℃進(jìn)行了抗渣侵蝕實(shí)驗(yàn)。2011年科研人員研究了氮化硅鐵的立式連續(xù)合成和滲透燃燒合成兩種合成方法，并將氮化硅鐵應(yīng)用于1080立方米高爐，出鐵時(shí)間在90分鐘以上，能迅速打開和封閉鐵口，使用效果良好。

目前，合成氮化硅鐵普遍以FeSi75鐵合金為原料，經(jīng)高溫直接氮化制備合成，按照合成工藝的不同可以分為真空氮化法、隔焰氮化法、立式連續(xù)燃燒合成法和滲透燃燒合成法。真空氮化法是常用的傳統(tǒng)制備方法，工藝簡單，但需抽真空設(shè)備，在氮化爐內(nèi)形成高純氮化環(huán)境，不利于控制成本。立式連續(xù)燃燒合成，又稱為閃速燃燒，是近年來在金屬氮化領(lǐng)域發(fā)展起來的新型工藝，適宜于大批量連續(xù)式生產(chǎn)。滲透燃燒是指多孔介質(zhì)與在其中滲透的氣體發(fā)生自維持放熱反應(yīng)，由于其操作簡便，可隨需求適當(dāng)調(diào)整其工藝路線，更便捷地為實(shí)驗(yàn)室小試樣的研究提供原料，在自蔓延高溫合成氮化硅的研究中得到廣泛應(yīng)用。此外，還有一些研究者在實(shí)驗(yàn)室制備氮化硅鐵，通過碳熱還原氮化法，利用石英粉和鐵礦粉為原料，在1450℃焦炭過量50%、保溫3小時(shí)的條件下，制備出Fe-Si3N4。

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