耐火材料
耐火材料原料

耐火材料原料
耐火材料是一种能在高温环境下保持结构完整性和稳定性的材料,通常用于炉子、炉窑、烟囱等高温设备的内部构建。
耐火材料的性能取决于其原料的选择和配比,下面我们来详细介绍一些常见的耐火材料原料。
1. 氧化铝。
氧化铝是制备耐火材料的重要原料之一,其具有高熔点、耐高温、耐腐蚀等优良性能。
氧化铝可用于制备各种耐火制品,如高铝砖、高铝水泥等,能够有效抵抗高温下的侵蚀和磨损。
2. 矾土。
矾土是一种含铝硅酸盐矿石,常用于制备耐火砖、耐火浇注料等耐火制品。
矾土具有良好的耐火性能和耐磨性能,能够在高温下保持结构稳定,因此被广泛应用于冶金、玻璃等行业的高温设备中。
3. 硅砂。
硅砂是一种常见的耐火材料原料,其主要成分为二氧化硅,具有优异的耐高温性能和化学稳定性。
硅砂可用于制备硅砂砖、硅砂浇注料等耐火制品,广泛应用于玻璃窑、水泥窑等高温设备中。
4. 莫来石。
莫来石是一种含铝硅酸盐矿石,具有良好的耐火性能和热膨胀性能,常用于制备耐火浇注料、耐火涂料等耐火制品。
莫来石能够在高温下保持结构稳定,是制备耐火材料的重要原料之一。
5. 膨胀剂。
膨胀剂是一种能够在高温下产生气体的物质,常用于制备轻质耐火制品。
膨胀
剂能够有效降低耐火制品的密度,提高其隔热性能,常用于制备保温砖、保温浇注料等耐火制品。
总结。
耐火材料的原料种类繁多,不同的原料具有不同的性能和适用范围,合理选择
和配比原料对于制备高性能的耐火制品至关重要。
希望以上介绍能够对您有所帮助,谢谢阅读!。
耐火材料的概念

耐火材料的概念
耐火材料是指能够在高温下保持结构稳定、不熔化、不软化、不烧蚀
的材料。
它们通常用于制造高温工业设备,如钢铁冶炼炉、玻璃窑等。
耐火材料的种类很多,主要分为无机非金属耐火材料和金属耐火材料
两大类。
无机非金属耐火材料包括氧化物、硅酸盐、碳化物等,它们
具有高温稳定性好、抗侵蚀性能强等特点;而金属耐火材料则包括铝
合金、镍合金等,它们具有高强度、高韧性等优点。
耐火材料的应用范围广泛,除了上述的高温工业设备制造外,还可以
用于建筑防火隔墙、船舶内部装修等领域。
同时,在航空航天领域中
也有广泛应用,如导弹发动机喷嘴等。
总之,耐火材料是一种重要的工程材料,在现代工业生产中扮演着重
要角色。
随着科技的不断进步和工业的不断发展,耐火材料的研究和
应用也将不断深入。
常见耐火材料

常见耐火材料
常见的耐火材料主要包括耐火砖、耐火浇注料、耐火保温材料等。
耐火材料是
指在高温条件下能够保持结构完整性和化学稳定性的材料,通常用于各种工业窑炉、炉灶和烟囱等高温设备的内衬和保温材料。
下面我们将对常见的耐火材料进行介绍。
首先是耐火砖,它是一种耐高温的砖瓦材料,主要由高铝质或硅质材料制成。
耐火砖具有优良的耐火性能和抗热震性能,能够在高温下保持结构的完整性。
耐火砖广泛应用于各种工业窑炉和炉灶的内衬,以及烟囱等高温设备的建造。
其次是耐火浇注料,它是一种由耐火骨料、粉状耐火材料和粘结剂混合而成的
浇注材料。
耐火浇注料具有良好的耐火性能和耐热性能,能够在高温下形成坚固的保护层。
它主要用于各种工业窑炉和炉灶的砌筑和修补,以及高温设备的保温和隔热。
另外,还有耐火保温材料,它是一种具有良好的保温性能和耐火性能的材料。
耐火保温材料通常包括耐火纤维和膨胀珍珠岩等材料,具有轻质、隔热、隔音等特点。
它广泛应用于各种工业窑炉和炉灶的保温和隔热,以及建筑物的保温和隔热。
总的来说,常见的耐火材料具有良好的耐火性能和耐热性能,能够在高温条件
下保持结构完整性和化学稳定性。
它们在工业生产和建筑领域发挥着重要的作用,为各种高温设备和建筑物提供了可靠的保护。
希望通过本文的介绍,能够对耐火材料有一个更加全面的了解。
耐火材料有哪些

耐火材料有哪些耐火材料是指能在高温环境下保持稳定性的材料,具有良好的耐热、耐摩擦、耐磨损等性能。
根据其化学成分和用途的不同,耐火材料包括多种类型。
一、氧化铝耐火材料氧化铝耐火材料是指以氧化铝为主要成分的耐火材料,其具有优异的耐高温性、耐磨损性和耐腐蚀性。
常见的氧化铝耐火材料有高铝石、高铝泥、高铝鳞石、高铝浇注料等。
二、碳化硅耐火材料碳化硅耐火材料是以碳化硅为主要成分的材料,具有高温强度高、热震稳定性好等特点。
常见的碳化硅耐火材料有碳化硅砖、碳化硅浇注料、碳化硅纤维等。
三、氧化锆耐火材料氧化锆耐火材料具有较高的熔点和热震稳定性,适用于高温环境中作为耐磨损和耐腐蚀的材料。
常见的氧化锆耐火材料有氧化锆砖、氧化锆纤维等。
四、耐火陶瓷耐火陶瓷是指使用陶瓷材料制成的能够耐高温的材料,可以分为不同成分和用途的耐火陶瓷。
耐火陶瓷具有抗高温、耐磨损和耐腐蚀等优点,广泛用于冶金、电力、化工、建材等行业。
五、硅酸盐耐火材料硅酸盐耐火材料是以硅酸盐为主要成分的耐火材料,具有较好的抗高温性能和化学稳定性。
常见的硅酸盐耐火材料有矾土砖、滑石砖、硅酸铝浇注料等。
六、耐火玻璃耐火玻璃是由特殊配方和工艺制成的高温玻璃材料,可以在高温下保持稳定性并具有较好的透明性。
耐火玻璃广泛应用于实验室、工业窑炉等场合。
七、其他耐火材料还有一些特殊的耐火材料,如碳材料(如石墨、碳纤维)、高温粘结剂、陶瓷纤维等,它们在特殊的高温环境中具有独特的耐火性能和应用价值。
总之,耐火材料的种类繁多,每种材料都有其独特的特点和应用范围。
不同的耐火材料可以根据具体情况选择使用,以满足高温环境下的需求。
耐火材料有哪些

耐火材料有哪些
耐火材料是指在高温下能够保持其结构和性能稳定的材料,通常用于建筑、冶金、化工等行业中。
耐火材料的种类繁多,根据其化学成分和物理性质的不同可以分为多种类型。
下面我们将介绍一些常见的耐火材料及其特点。
首先,常见的耐火材料之一是硅酸盐耐火材料。
硅酸盐耐火材料是以硅酸盐为
主要原料,经过配料、成型、烧结等工艺制成的耐火材料。
它具有耐高温、抗冲击、抗侵蚀等优良性能,广泛应用于冶金、建材、玻璃等行业中。
其次,还有氧化铝耐火材料。
氧化铝耐火材料是以氧化铝为主要原料,经过高
温烧结而成。
它具有耐高温、耐侵蚀、导热性能好等特点,常用于炼钢炉、电炉、玻璃窑等高温设备的内衬。
另外,还有碳化硅耐火材料。
碳化硅耐火材料是以碳化硅为主要原料,经过高
温烧结而成。
它具有耐高温、耐侵蚀、导热性能好等特点,常用于铸铁炉、铝电解槽等设备的内衬。
此外,还有氮化硅耐火材料。
氮化硅耐火材料是以氮化硅为主要原料,经过高
温烧结而成。
它具有耐高温、耐侵蚀、导热性能好等特点,常用于铝电解槽、炼钢炉等设备的内衬。
最后,还有质子交换膜燃料电池用耐火材料。
质子交换膜燃料电池用耐火材料
是一种新型的耐火材料,具有导电性能好、耐腐蚀、稳定性高等特点,广泛应用于燃料电池堆的制造中。
总的来说,耐火材料种类繁多,不同的耐火材料具有不同的特点和适用范围。
在实际应用中,需要根据具体的工艺要求和使用条件选择合适的耐火材料,以确保设备的正常运行和安全生产。
希望本文对耐火材料有哪些有所帮助。
耐火材料基础知识

耐火材料基础知识
耐火材料是指能够在高温环境下保持其物理和化学稳定性的材料。
它们具有抵抗高温、耐热性能好的特点,广泛应用于冶金、建筑、化工、能源等行业。
以下是耐火材料的基础知识:
1. 耐火材料的分类:
- 常规耐火材料:如陶瓷、石英、石膏等。
- 耐火砖:按材料分为硅酸盐系耐火砖、浇注用耐火砂浆等。
- 氧化铝系耐火材料:如桑莎石、高铝石等。
- 碳化硅系耐火材料:如碳化硅砖、碳化硅陶瓷等。
- 耐火陶瓷:如氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷等。
- 耐火纤维材料:如陶瓷纤维、石棉纤维等。
1
2. 耐火材料的特性:
- 耐高温性:一般指材料能够在1000℃以上的高温环境下不熔化、不软化、不失去强度。
- 耐热震性:指材料在急剧温度变化下的稳定性,能够承受温度快速变化所引起的应力而不破裂。
- 耐腐蚀性:指材料不受化学腐蚀和气体侵蚀。
- 密度低:易于加工和运输。
- 热导率低:防止热量传导产生损耗。
- 尺寸稳定性:在高温下不发生变形。
- 机械强度和耐磨损性:能够承受机械和磨损应力。
3. 耐火材料的应用领域:
- 冶金行业:如高炉、炼钢炉等。
- 建筑行业:如石膏板、耐火砖等。
2
- 化工行业:如催化剂、蒸馏塔等。
- 能源行业:如电厂炉、火力发电等。
- 环保行业:如焚烧炉、烟气除尘器等。
以上是关于耐火材料的基础知识,它们在各个行业中扮演着重要的角色,保证了设备和结构在高温环境下的安全运行。
3。
耐火材料知识

耐火材料知识耐火材料是一种具有抗高温能力的特种材料,被广泛应用于各个行业的高温环境中,以确保设备的安全和可靠运行。
它能够承受高温下的热应力、冷热循环、化学侵蚀和机械磨损等多种挑战,具备出色的抗热性能和耐用性。
耐火材料主要由耐火矿物、粘结剂和添加剂三部分组成。
耐火矿物是指能够在高温环境下保持稳定性的矿物质,常见的有氧化铝、硅酸铝、氧化镁等。
粘结剂用于将耐火矿物粉末粘结成固体的形状,常用的有水泥、石膏、氧化铝水泥等。
添加剂则起到改善材料性能的作用,如增强耐火性能、减少热膨胀等。
根据耐火材料的特性和应用需求,可分为硅酸盐类、不饱和树脂类、碳化硅类、铸件类等几种类型。
硅酸盐类是最常见的一种,以氧化铝和氧化硅为主要原料,具有良好的耐热性、化学稳定性和耐磨损性能。
不饱和树脂类以树脂为基体材料,通过填充耐火颗粒而形成,适用于高温涂层、覆盖等场合。
碳化硅类是一种新型的耐火材料,具有很高的耐腐蚀性能和耐高温性能,广泛应用于高温化学反应炉、电炉和火法冶炼设备等。
耐火材料的性能主要取决于其物理和化学特性。
首先是高温性能,即耐火材料在高温下的热稳定性和导热性能。
热稳定性主要指材料在高温下的稳定性和抗热震裂性能,而导热性能则直接影响设备的散热效果和温度分布。
其次是耐磨性能,材料需要具有一定的硬度和抗磨损能力,以抵御机械磨损和化学侵蚀。
此外,还要考虑材料的耐化学侵蚀性能、低温蠕变性能和低热膨胀系数等。
耐火材料的应用非常广泛。
在冶金行业,它被用于高炉内衬、转炉墙壁、炉底和炉盖等部位,以抵抗高温和金属液体的侵蚀。
在玻璃行业,耐火材料被用于玻璃窑炉和玻璃钢容器等设备中,以保证玻璃的质量和产量。
在石油化工行业,耐火材料被应用于裂化炉、重整炉和转化炉等设备,以满足高温和腐蚀的要求。
此外,在电力、冶金、化工、建筑等行业中,耐火材料也有广泛的应用。
为了保证耐火材料的性能和使用寿命,正确的选择、安装和维护至关重要。
合理选择耐火材料的类型和规格,根据具体的工艺条件和设备要求确定。
耐火材料原材料

耐火材料原材料耐火材料是一种能够在高温环境下保持结构稳定性和耐磨损性的材料。
它们常用于高温工业领域,如冶金、玻璃、陶瓷、钢铁等行业。
耐火材料的制备需要使用到多种原材料,下面我们就来了解一下常见的耐火材料原材料。
1. 硅酸盐类原材料硅酸盐类原材料是耐火材料中最常用的一类原材料。
它们包括矽砂、石英砂、莫来石等。
这些原材料富含二氧化硅,具有良好的耐高温性能和化学稳定性。
硅酸盐类原材料可以用于制备耐火砖、耐火浇注料等耐火材料。
2. 氧化铝类原材料氧化铝类原材料也是常用的耐火材料原材料之一。
它们包括氧化铝粉、氧化铝球等。
氧化铝具有高熔点、高硬度和良好的耐化学腐蚀性能,可用于制备耐火砖、耐火浇注料等。
3. 碳化硅类原材料碳化硅是一种具有极高耐高温性能的材料,因此被广泛应用于耐火材料的制备中。
碳化硅类原材料包括碳化硅颗粒、碳化硅纤维等。
碳化硅可以用于制备耐火砖、耐火涂料等。
4. 耐火泥原材料耐火泥是一种特殊的耐火材料,用于修补和粘结耐火砖、耐火浇注料等。
耐火泥的原材料包括高铝石、莫来石、硅酸盐水泥等。
这些原材料可以通过加入适量的粘结剂和填充剂,制备成具有良好耐火性能的耐火泥。
5. 碱金属类原材料碱金属类原材料主要指氧化钠、氧化钾等。
它们具有良好的耐高温性能和耐腐蚀性能,常用于制备玻璃窑炉等高温设备的耐火材料。
6. 高铝水泥高铝水泥是一种重要的耐火材料原材料。
它具有高温抗压强度、耐磨损性和耐腐蚀性能,常用于制备高温设备的耐火材料。
7. 硅酸铝镁类原材料硅酸铝镁类原材料包括脱硫石、超细矿渣等。
它们具有良好的耐火性能和耐腐蚀性能,可用于制备耐火砖、耐火涂料等。
8. 稀土类原材料稀土类原材料是一类具有特殊功能的耐火材料原材料。
它们包括氧化镁、氧化钇等。
稀土类原材料可以提高耐火材料的耐火性能和抗磨损性能。
耐火材料的制备需要综合考虑原材料的物理性质、化学性质以及加工工艺等因素。
通过合理选择和配比不同的原材料,可以制备出具有不同性能的耐火材料,以满足不同工业领域的需求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第七章含锆耐火材料锆英石质耐火材料以为主要成分的。
品种有、锆质砖和特种锆英石砖(如锆英石-氧化铝砖、锆英石-氧化铝-氧化铬砖、锆英石-叶蜡石砖、锆英石-碳化硅砖、高硅质锆英石砖、锆英石质不定形耐火材料、熔铸锆英石砖等)。
含65%左右。
1825℃以上。
荷重软化开始温度近1500℃。
具有优良的耐腐蚀性,良好的、和,较小的。
以锆英石砂为原料,加少量可塑黏土,经、、成团块。
团块再经粉碎,加入少量可塑或其他有机结合剂,经混合、成型、烧成而制得。
煅烧和烧成温度均不应超过1600℃,一般可采用1400℃下长时间保温来烧成。
适用于砌筑内衬、高温、炼铝炉。
也可用于玻璃池窑易于损坏的部位。
7.1.1 锆英石原料称锆英砂、锆英石,是一种以锆的硅酸盐(ZrSiO4)为主要组成的矿物。
纯净的锆英砂为无色透明晶体,常因产地不同、含杂质的种类与数量不同而染成黄、橙、红、褐等色,结晶构造属四方晶系,呈四方锥柱形,比重~,比重的变化有时与成分和蚀变状态有关锆英石解理不完全,均匀莫氏硬度为7~8级,折射率-,熔点随所含杂质的不同在2190~2420℃内波动。
主要化学组成为ZrO2;SiO2,及少量Fe2O3、CaO、AI2O3等杂质。
锆英砂的理论组成为ZrO2:%;SiO2:%。
它是ZrO2-SiO2系唯一的化合物。
但天然锆砂仅含约57~66%ZrO2。
锆英石是一种主要由火成岩形成时从岩浆中结晶出来的锆、硅和氧组成的矿物。
锆英石也产于岩脉和变质岩中。
它属四方晶系,常呈发育良好的锥状小四方柱体,也成不规则粒状。
性脆,断口贝壳状。
是优质的耐火材料。
多与钛铁矿、金红石、独居石、磷钇矿等共生于海滨砂中,经水选、电选、磁选等选矿工艺分选后而得到。
锆英砂是最重要的含锆矿物,在锆矿物中分布最广、储量最大、类型最多,是一种以锆的硅酸盐为主要组成的矿物。
锆英砂是制取锆、铪及多种锆制品的主要原料,具有熔点高、热导率低、线膨胀系数小等特点,广泛用于冶金、铸造等行业。
目前世界年产锆英砂为130万吨。
1. ZrO2—SiO2 物系以锆英石为主要原料烧成的耐火制品。
锆英石是ZrO2-SiO2。
系统中唯一的化合物,其化学式为ZrSiO4。
锆英石的理论化学组成为ZrO267.2%,SiO232.8%。
其二元系相图见 168 页图 7—1 (分析)2. 锆英石加热分解图 7—2锆英石加热至一定温度时可分解为隐晶质ZrO2和无定形SiO2。
由于锆英石的纯度和所含杂质的不同、原料粒度和保温时间的不同,锆英石的分解温度亦不相同。
其分解温度范围为1540~2000℃(图。
锆英石在1600℃下加热2h,只有少量锆英石分解;在1750℃下加热2h,锆英石的分解率为50%,当加热至1900℃~2000℃时,分解率可达100%。
ZrSiO4——>ZrO2+SiO2Al2O3CaO等杂质的存在使锆英石的分解温度降低。
因此,制备锆英石熟料时,其预烧温度须低于锆英石的分解温度(1540℃)。
对于粒度较细的锆英石精矿粉可采用两种方法进行处理:(1)将锆英石进行筛分,选取符合粒度要求的筛上料作粗颗粒,筛下料可加工成细粉;(2)采用熟料制造工艺,以锆英石细粉和粘土为原料,按工艺流程加工成熟料,再破碎至适当的粒度以备用。
锆英石锆英石是硅酸盐类,按其物理性质和化学成份可分为高型和低型两个变种。
结晶完整的晶体多为“高型”;晶体极差或无晶者为“低型”。
由于放射性元素,使得锆英石的内部结构遭到破坏,根据内部结构特点,分为高型锆英石、中型锆英石和低型锆英石三种。
但就宝石价值来说,高型锆英石价值较高。
锆英石是天然宝石中折射率仅次于、色散值很高的宝石,无色透明的锆英石酷似钻石,是钻石很好的代用品。
常用的锆英石多呈无色、红褐色、褐红色、绿色等。
但最流行的颜色是蓝色和无色两种,其中以蓝色价值较高,一般都经过人工热处理。
市场上的许多锆英石,都是经过热处理之后再拿出来销售。
锆英石经常用热处理以提高其质量,或改变颜色或改变锆英石的类型。
如此,锆英石变得更漂亮、易于销售。
锆英石的晶体属四方晶系,a0=,c0=;Z=4。
结构中Zr与Si沿c轴相间排列成四方体心晶胞。
锆英石的成分中含有放射性元素铀(U)和钍(Th)。
但含量很低,远低于安全系数。
所以大家可以放心地佩戴锆英石装饰品。
锆英石是一种性质特殊的宝石。
它有较高的折光率和较强的色散,无色或淡蓝色的品种加工后,象钻石一样有较强的出火现象。
由于它在外观上与钻石很相似,因而被誉为可与钻石媲美的宝石。
早在古希腊时,这种美丽的宝石就已被人们所钟情。
相传,犹太主教胸前佩戴的十二种宝石中就有锆英石,称为“夏信斯”。
据说,锆英石的别名“”,就是由“夏信斯”转言而来,流行于日本,我国的香港及内地。
这种宝石的颜色常见于红色、金黄色、无色。
同时从另一个侧面说明,锆英石在古时的阿拉伯、波斯和印度地区就十分受欢迎。
大家知道,许多东西经过热处理就可以变性,锆英石也是如此。
如果对低型的锆英石加热到一定程度时,其就会变成无色透明晶体。
比如:斯里兰卡的锆英石多为绿色低型的,经过热处理后,颜色明显变淡,成为高型的锆英石宝石。
我国海南省产的红色、棕色锆英石,经过热处理,可以变成无色的。
宝石界把锆英石、绿松石、青金石同列为十二月生辰石,象征胜利,好运,是成功的保证。
我国有部分红色或棕红色的锆英石,不经改色处理,也可直接研磨成美丽的宝石。
但应该注意,我国红低型锆英石也是二色性较强的宝石。
如果从红锆英石某一方向上看是红色,而从另一方向看,又是淡色或接近无色。
所以,加工时,必须按一定方向研磨,让红色出现在磨型正面。
7.1.2锆英石质耐火材料生产工艺锆英石质耐火材料可以采用半干法、泥浆浇注料或挤压法等。
锆英石原料本身无塑性并在高温下分解,在生产中对结合剂、粒度配合和烧成条件等方面必需采取与其相适应的工艺。
工业用的锆英石原料为砂粒状,必须将其粉碎后使用。
锆英石砂粒度约为~毫米,不能直接用来制砖。
为了便于调正制品的颗粒组成和减少烧成收缩,一般采用两段的生产方法。
即将锆英石砂和细粉预先制成团块,经煅烧后再将烧块粉碎至适当粒度使用。
锆英石团块应在低于锆英石的分解温度下煅烧。
生产锆英石砖时,将烧块用颚式破碎机破碎,再用滚式粉碎机粉碎。
已粉碎的锆英石料经磁选除铁,然后筛分成大于毫米和小于毫米的颗粒。
小于毫米的颗粒可在振动磨中再磨细为小于毫米的细粉。
为了使砖坯达到足够的密度,必须选择适宜的颗粒组成。
如制造中间盛刚桶用锆英石铸口砖时,采用~毫米颗粒45~50%和<毫米颗粒55%~60%或2~毫米颗粒50%和<毫米颗粒50%的砖料有较好的效果。
为使砖坯有足够的强度,需加入有机结合剂,采用半干压成型。
由于锆英石本身烧结性差,而过高烧成温度,又会引起其显着分解。
因此,砖坯在烧成时要特别注意,通常以1550~1600℃温度烧成。
锆英石砖的耐火度和荷重软化点均较高,热膨胀率小,其显着特点是使用时抗侵蚀性强,抗侵透性差。
锆英石砖在使用时,由于耐火度高,受熔渣的化学侵蚀不易溶解,但熔渣可通过气孔向砖内部侵透,同时与分解了的锆英石料子发生反应,形成变质层,使砖组织损坏。
为提高锆英石砖的使用效果,必须降低其熔渣的侵透性。
改进方法有:1)通过调整颗粒组成和改变成型方法来制取气孔率和透气性低的制品。
不过用此方法制成的制品,难免会会使其热震稳定性降低。
2)向砖内加入某些加入物,提高砖与熔液作用生成物的粘性。
注意:结合粘土的比例极为重要,其%升高,则耐火度下降。
172页图 7—4 氧化锆制品7.2.1 原料的制取和稳定氧化锆包括天然的氧化锆矿物---斜锆石以及用人工方法从锆英石等含锆矿物中提取的ZrO2。
ZrO2有三种晶型,单斜,四方,立方。
氧化锆的制备世界上所使用的ZrO2大部分是由锆英石提炼而得到的。
从锆英石(ZrSiO4)中提炼ZrO2主要有两种方法:化学法(碱金属氧化物分解法)和电熔法(还原熔融脱硅法)。
前者工艺复杂,制得的ZrO2纯度高,但价格较贵,一般在特种陶瓷中使用;后者生产较容易,成本低廉,适合规模生产,ZrO2含量可达95%,能满足耐火材料行业的需求。
电熔法制备氧化锆锆英石在电弧炉中还原熔融是一个脱硅富锆的还原过程。
在2700℃的电弧炉中,锆英石完全分解成液态的ZrO2和SiO2;同时SiO2又可分解为SiO和O2这是一个可逆反应。
反应式如下:ZrSiO4——>ZrO2+SiO22SiO2——>2SiO+O2要想使液态的SiO2分解为气态的SiO逸出炉外,达到与ZrO2分离的目的,就必须促使反应向右进行。
加入一定量的还原剂可以消耗氧气、降低氧分压,而促进反应进行。
一般采用碳(鳞片石墨、热解石墨或者两者的混合物)作还原剂。
碳还与炉体中的杂质如TiO2、Fe2O3反应,生成Fe、Ti等,并与Si形成硅铁合金沉降于炉底,与炉中的富锆熔体分离,从而使ZrO2得以富集。
上述过程的反应如下:2SiO2+3C——>2SiO+CO+SiFe2O3+C——>2Fe+3COTiO2+C——>Ti+2CO电熔法制取稳定性氧化锆,有一次电熔和二次电熔两种方法。
一次电熔法是将锆英石砂、石墨粉和稳定剂(通常是方解石CaCO3)共同混磨,然后加入到电弧炉中进行熔融,电熔好的ZrO2经急冷(促进晶体发育)后,再在1700℃下煅烧,便得到稳定型的氧化锆。
二次电熔法是先将锆英石和石墨粉配合,混匀后在电弧炉中熔融,急冷后再进行一次轻烧(1400℃左右)得到m-ZrO2。
然后将m-ZrO2按比例配入稳定剂充分混合均匀,再加入电弧炉中进行二次电熔,并急冷而得到稳定型氧化锆。
一次电熔和二次电熔的工艺流程如下:稳定剂+锆英砂+石墨粉——>混合——>电熔——>急冷——>1700℃煅烧——>冷却——>破粉碎——>不同粒级的稳定型ZrO2(一次电熔法)锆英砂+石墨粉——>混合——>电熔——>急冷——>一次轻烧+稳定剂——>混合——>二次电熔——>破粉碎——>不同粒级的稳定型ZrO2(二次电熔法)在一次电熔法中,因为稳定剂已预先加入,电熔过程中CaO除与ZrO2形成立方型固熔体外,还能与SiO2反应形成C3S、C2S等,因此得到稳定型氧化锆中杂质含量增多;而二次电熔法中,稳定剂是在第二次熔融时加入的,此时炉料中的SiO2在第一次电熔时已挥发掉,故所得产品纯度高、稳定性好。
7.2.2 部分稳定的ZrO218世纪90年代发现斜锆矿以来,许多学者对氧化锆进行了研究,含锆耐火制品也开始生产和应用。
1921年美国康宁(Corning)公司生产熔铸莫来石大砖,并于1923年在玻璃熔窑上使用。
1929年拉夫(O.Ruff)和埃伯特(F.Ebert)测量了氧化锆的光性和晶格常数,发现氧化锆存在晶型转化现象,还发现加入氧化钙(CaO)或氧化镁(MgO)在1700oC以上可使单斜晶型氧化锆转变为立方晶型氧化锆。