硅酸铝质耐火材料介绍
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精品课件-硅酸铝及刚玉质耐火材料
硅酸铝及刚玉质耐火材料
硅酸铝质耐火材料是以A12O3和SiO2为基本化学组成。根据制品的A12O3含量，可 以分为四大类：
半硅质制品： A12O3含量为15～30％； 粘土质制品： A12O3含量为30～46％； 高铝质制品： A12O3含量为＞46％； 刚玉质制品： A12O3含量为＞90％的高铝质制品。
值衡量。
特级品≥3.00； I级品≥2.80； Ⅱ级品≥2.55； Ⅲ级品≥2.45。
3、配方的选择 (1)结合剂。采用软质粘土或半软质粘土作结合剂，同时还加入少量有机 结合剂(如纸浆废液等)，以改善坯料的成型性能和提高坯体的强度。 (2)不同级别熟料的混合使用。
4、颗粒组成 高铝砖料的颗粒组成与多熟料粘土砖料相似，采用粗、中、 细三级配合。 颗粒范围一般为：
第六节 莫来石质耐火材料
莫来石质耐火材料是以人工合成莫来石为 原料制成的以莫来石 为主晶相的耐火制品。
莫来石制品主要有两类，烧结莫来石制品和电熔铸莫来石制品。
一、烧结法生产莫来石制品 1、原料(合成莫来石) 合成莫来石主要是采用烧结法 (或电
熔法)合成。其合成方法是：选用纯净原料，按莫来石的理论组成 (Al2O37l.8％，SiO228.2％)进行配料，经过充分细磨、成球(或压成 料块)、高温煅烧(或电熔)而成。
半硅制品的生产，一方面是扩大原料的综合利 用，另一方面它具有不太大的膨胀性，有利于 提高砌体的整体性，降低熔渣对砖缝的侵蚀作 用。另一特点是熔渣与砖面接触后，能形成厚 度约1～2mm的粘度很大的硅酸盐熔融物，阻碍 熔渣向砖内渗透，从而提高制品的抗熔渣的侵 蚀能力。
第四节 用高铝矾土生产的高铝质耐火材料
第一节 与硅酸铝质耐火材料有关的物系
SiO2
二、杂质氧化物的影响
硅酸铝质耐火材料是以A12O3和SiO2为基本化学组成。根据制品的A12O3含量，可 以分为四大类：
半硅质制品： A12O3含量为15～30％； 粘土质制品： A12O3含量为30～46％； 高铝质制品： A12O3含量为＞46％； 刚玉质制品： A12O3含量为＞90％的高铝质制品。
值衡量。
特级品≥3.00； I级品≥2.80； Ⅱ级品≥2.55； Ⅲ级品≥2.45。
3、配方的选择 (1)结合剂。采用软质粘土或半软质粘土作结合剂，同时还加入少量有机 结合剂(如纸浆废液等)，以改善坯料的成型性能和提高坯体的强度。 (2)不同级别熟料的混合使用。
4、颗粒组成 高铝砖料的颗粒组成与多熟料粘土砖料相似，采用粗、中、 细三级配合。 颗粒范围一般为：
第六节 莫来石质耐火材料
莫来石质耐火材料是以人工合成莫来石为 原料制成的以莫来石 为主晶相的耐火制品。
莫来石制品主要有两类，烧结莫来石制品和电熔铸莫来石制品。
一、烧结法生产莫来石制品 1、原料(合成莫来石) 合成莫来石主要是采用烧结法 (或电
熔法)合成。其合成方法是：选用纯净原料，按莫来石的理论组成 (Al2O37l.8％，SiO228.2％)进行配料，经过充分细磨、成球(或压成 料块)、高温煅烧(或电熔)而成。
半硅制品的生产，一方面是扩大原料的综合利 用，另一方面它具有不太大的膨胀性，有利于 提高砌体的整体性，降低熔渣对砖缝的侵蚀作 用。另一特点是熔渣与砖面接触后，能形成厚 度约1～2mm的粘度很大的硅酸盐熔融物，阻碍 熔渣向砖内渗透，从而提高制品的抗熔渣的侵 蚀能力。
第四节 用高铝矾土生产的高铝质耐火材料
第一节 与硅酸铝质耐火材料有关的物系
SiO2
二、杂质氧化物的影响
谈谈硅酸铝耐火纤维使用中的几个问题
硅酸铝耐火纤维的特性
硅酸铝耐火纤维具有以下特性
ห้องสมุดไป่ตู้
优良的机械性能：具有较高的抗拉强度 和弹性模量，不易断裂。
抗腐蚀：对大多数酸、碱、盐等化学物 质具有优良的抗腐蚀性能。
优良的高温稳定性：在高温下仍能保持 其形状和化学稳定性，不易分解。
低导热系数：具有较低的导热系数，能 够有效地隔绝温度，起到保温作用。
硅酸铝耐火纤维的发展 趋势和展望
高性能纤维的发展趋势
产量增加
随着工业发展的需求增加，高性能纤维的产量也在逐年增长。
新产品开发
各厂家正在积极研发新产品，以满足不断变化的市场需求。
环保意识
随着环保意识的提高，高性能纤维的环保性能也成为了开发重点 。
新材料对硅酸铝耐火纤维的影响
替代品出现
随着新型材料的出现，硅酸铝耐火纤维 的替代品也在不断增加。
谈谈硅酸铝耐火纤维 使用中的几个问题
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目 录
• 硅酸铝耐火纤维简介 • 硅酸铝耐火纤维使用中的问题 • 硅酸铝耐火纤维的工艺改进建议 • 硅酸铝耐火纤维的发展趋势和展望
01
硅酸铝耐火纤维简介
硅酸铝耐火纤维的定义
• 硅酸铝耐火纤维是一种以硅酸铝为原料制成的无机纤维，具有 高温下保持优良的物理和化学稳定性、低导热系数、抗腐蚀等 特性。
脱落纤维对人体的危害
脱落的硅酸铝耐火纤维可能对人体产生危害。如果工人长时间吸入这些纤维，可能会导致 呼吸系统疾病，如尘肺等。
解决纤维脱落问题的措施
为解决纤维脱落问题，可以采取以下措施：加强设备安装过程中的质量控制，确保安装牢 固、稳定；定期检查设备的密封性能，防止外力作用下导致纤维脱落；加强工人安全防护 措施，佩戴合适的防护用品，减少吸入纤维的风险。
第3章 硅酸铝质耐火材料
（6）实际生产配料中，不可能只是Al2O3、SiO2 两种化学成分，因此， 其它成分对Al2O3-SiO2系统耐火性能的影响，当是必须考虑的要素。这些 成分主要是：CaO、MgO、TiO2、Fe2O3、R2O等，它们的加入对铝硅系 统的液相形成温度都有较大影响，尤其是R2O。
§3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础
◆ 高铝矾土在加热过程中的化学变化是其中各种矿物加热变化的综合 反映。其烧结过程大致可分为三个阶段：
（1）分解阶段（400~1200℃左右）
此阶段的主要化学反应是：
α-Al2O3· 2O H
400~600℃
α-Al2O3 + H2O
（刚玉假相） ＞1100℃
ΔV=
－27.24%
α-Al2O3（刚玉）
第三章 硅酸铝质耐火材料
§3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础
（4）在Al2O3 含量波动于15~72% 区间，液相线变化相对较平坦，说 明系统中的液相量随温度升高增加 迅速。这一特征决定了粘土砖和二、 三等高铝砖的荷软温度都不会太高。
E2
粘土砖：1300~1400 ℃ II、III 等高铝砖：1420~1500 ℃
● 性能要求较高的制品一般采用多熟料配方，如高炉砖、盛钢桶砖等制
品的生产。多熟料配比容易获得较理想的内部显微结构和准确的外形尺寸。 而对一些性能要求较低、成型较困难的制品，则通常采用少熟料多生料配 比。
二、生产工艺
1. 少熟料粘土砖生产工艺
熟料及废砖 粗 中 筛 碎 碎 分 筛下料 （骨料） 结合粘土 干 粉 燥 碎
粘土砖的耐火度波动于1580~1770℃，热震稳定性较好，但
荷重软化温度较低，原因是不具网络骨架结构，玻璃相含量 较多。 1. 降低粘土原料的杂质（尤其是碱金属氧化物）含量。
§3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础
◆ 高铝矾土在加热过程中的化学变化是其中各种矿物加热变化的综合 反映。其烧结过程大致可分为三个阶段：
（1）分解阶段（400~1200℃左右）
此阶段的主要化学反应是：
α-Al2O3· 2O H
400~600℃
α-Al2O3 + H2O
（刚玉假相） ＞1100℃
ΔV=
－27.24%
α-Al2O3（刚玉）
第三章 硅酸铝质耐火材料
§3-1 硅酸铝质耐火材料生产的理化基础
（4）在Al2O3 含量波动于15~72% 区间，液相线变化相对较平坦，说 明系统中的液相量随温度升高增加 迅速。这一特征决定了粘土砖和二、 三等高铝砖的荷软温度都不会太高。
E2
粘土砖：1300~1400 ℃ II、III 等高铝砖：1420~1500 ℃
● 性能要求较高的制品一般采用多熟料配方，如高炉砖、盛钢桶砖等制
品的生产。多熟料配比容易获得较理想的内部显微结构和准确的外形尺寸。 而对一些性能要求较低、成型较困难的制品，则通常采用少熟料多生料配 比。
二、生产工艺
1. 少熟料粘土砖生产工艺
熟料及废砖 粗 中 筛 碎 碎 分 筛下料 （骨料） 结合粘土 干 粉 燥 碎
粘土砖的耐火度波动于1580~1770℃，热震稳定性较好，但
荷重软化温度较低，原因是不具网络骨架结构，玻璃相含量 较多。 1. 降低粘土原料的杂质（尤其是碱金属氧化物）含量。
硅酸铝质耐火材料介绍
硅酸铝质耐火材料介绍1. 硅酸铝质耐火材料的定义硅酸铝质耐火材料是一种由硅酸铝矿物为主要原料制成的耐火材料。
它具有优异的耐高温、耐腐蚀和耐热震性能，广泛用于各种高温工业领域。
2. 硅酸铝质耐火材料的主要特性硅酸铝质耐火材料具有以下主要特性：•耐高温：硅酸铝质耐火材料可以在高达1800°C的高温环境下保持稳定的性能，不发生软化和熔化。
•耐腐蚀：硅酸铝质耐火材料可以抵御各种酸、碱和溶解金属的侵蚀，适用于酸性、碱性和中性介质的工作环境。
•耐热震性：硅酸铝质耐火材料具有良好的热震稳定性，即在急剧变温的情况下，能够保持较高的强度和稳定性，不易发生开裂和损坏。
•体积稳定性：硅酸铝质耐火材料在高温环境中，不易发生体积膨胀和收缩，保持稳定的尺寸和形状。
•良好的导热性：硅酸铝质耐火材料具有良好的导热性能，可以快速将热量传导到其他部分，提高热设备的效率。
3. 硅酸铝质耐火材料的应用领域硅酸铝质耐火材料广泛应用于以下领域：硅酸铝质耐火材料在炼铁和炼钢行业中用于高炉、转炉、电炉等高温设备的内衬和炉壁。
它能够抵御高温和腐蚀性气体的侵蚀，保证炉内的稳定运行。
3.2 水泥制造业硅酸铝质耐火材料在水泥窑、熟料窑和煤粉窑等水泥制造设备中广泛应用。
它能够承受高温和碱性物质的侵蚀，在水泥生产过程中起到关键的保护作用。
硅酸铝质耐火材料在炼油和化工行业中用于石油炼制设备、催化裂化装置、加氢装置等高温设备的内衬和反应器。
它能够抵御酸性和腐蚀性介质的侵蚀，保证设备的稳定和安全运行。
3.4 火力发电行业硅酸铝质耐火材料在火力发电行业中用于锅炉、炉膛和烟道等高温设备的耐火衬里。
它能够承受高温和烟气腐蚀，提高锅炉的热效率和运行稳定性。
4. 硅酸铝质耐火材料的制备工艺硅酸铝质耐火材料的制备工艺主要包括原料选取、混合、成型、烘干和烧结等步骤。
原料选取：选择高质量的硅酸铝矿石作为主要原料，控制矿石中的杂质含量，如氧化铁和钙镁等。
混合：将硅酸铝矿石与适量的粘结剂和其他添加剂进行混合，以提高耐火材料的成形性和性能稳定性。
硅酸铝系耐火材料硅质耐火材料课件
VS
详细描述
高炉内衬需要承受高温、高压和化学侵蚀 等恶劣条件，因此需要选用具有良好耐火 性能和结构强度的硅质耐火材料。常见的 硅质耐火材料包括硅砖、硅质捣打料等。 在施工时，需要严格控制砌筑质量，确保 内衬的尺寸精度和表面平整度，同时采取 适当的维护措施，延长内衬的使用寿命。
案例二：连铸中间包内衬的选用及施工方法
良好的抗热震性能
硅质耐火材料具有较好的抗热 震性能，能在温度急变的情况 下保持稳定性。
良好的机械性能
硅质耐火材料具有较高的密度 和硬度，耐磨、耐压性能良好
。
硅质耐火材料的应用场景
高炉内衬
硅质耐火材料因其高温稳定性、化学 稳定性和良好的抗热震性能，广泛应 用于高炉内衬。
玻璃窑炉
玻璃窑炉内衬需要抵抗高温和化学侵 蚀，硅质耐火材料是常用的材料之一 。
采用清洁能源
在硅质耐火材料生产过程中，应 尽量采用清洁能源，如电力、天 然气等，以减少燃煤和燃油的使
用，从而降低污染物排放。
优化生产工艺
通过技术改造和升级，优化硅质耐 火材料的生产工艺，提高设备的能 源利用效率，减少能源浪费和排放 。
废弃物资源化利用
对于硅质耐火材料生产过程中产生 的废渣和废气，应进行资源化利用 ，如回收废渣制作建筑材料、废气 回收再利用等。
等方面的不同需求。技术创新能够开发出适应市场需求的新产品，提高
企业的市场竞争力。
硅质耐火材料的研发方向
提高热学性能
研发新型的硅质耐火材料，提高其热学性能，如热导率、热膨胀系 数等，以满足高温工业炉窑对材料的高温适应性要求。
提高抗腐蚀性能
针对化工、钢铁等领域的高温、高压、强腐蚀等极端环境，研发具 有优异抗腐蚀性能的硅质耐火材料。
耐火材料
第三章硅酸铝质耐火材料1、硅酸铝质耐火材料的概念：以SiO2和Al2O3为基本化学组成的耐火材料。
2、分类：类别Al2O3 含量（%）主晶相半硅砖15~30 莫来石、方石英粘土砖30~48 莫来石高铝砖48~90 III等：48~65 莫来石II等：65~75 莫来石、刚玉I等：＞75 刚玉、莫来石刚玉砖＞90 刚玉3、半硅质制品中含有一定数量的酸性物质，故呈半酸性。
4、硅酸铝质耐火材料是应用最广泛的耐火材料，在冶金、建材、石化、机械制造、动力等工业都有广泛的应用。
5、粘土质耐火材料是采用天然耐火粘土为原料，将大部分耐火粘土预先煅烧为熟料，然后与另一部分生粘土配合制成的Al2O3含量为30~48%的耐火材料。
6、粘土质耐火材料从生产工艺上大致可分为两类：少熟料粘土砖：熟料配比较小，结合（生）粘土配比较大（约25~50%）多熟料粘土砖：熟料配比较大，结合（生）粘土配比较小（约10~20%）7、提高粘土砖高温性能的措施粘土砖的耐火度波动于1580~1770℃，热震稳定性较好，但荷重软化温度较低，原因是不具网络骨架结构，玻璃相含量较多。
1. 降低粘土原料的杂质（尤其是碱金属氧化物）含量。
2. 适当提高烧成温度，使制品具有致密结构。
3. 采用高铝基质（Al2O3/SiO2≈2.55）组成特征的配料4. 采用多熟料配料及混合细磨措施。
8、高铝质制品系指Al2O3含量在48%以上的耐火材料。
1、按制品的Al2O3含量分：I 等高铝砖：＞75%II 等高铝砖：65 ~ 75III 等高铝砖：48 ~ 652、按制品的矿物组成分：低莫来石质高铝制品●莫来石质高铝制品●莫来石—刚玉质制品●刚玉—莫来石质制品●刚玉质高铝制品9、高铝矾土原料一、化学矿物组成主要化学组成：Al2O3、SiO2。
其中Al2O3波动于45~80%。
主要杂质组成：Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O。
总含量为2.5~6.0%。
耐火材料工艺学 第三章硅酸铝质耐火材料-硅酸铝质耐火材料
2013-7-16
材料科学与工程学院
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§ 3.2.2 杂质氧化物对硅酸铝质制品
组成及性能的影响
一、熔剂杂质（三元以上体系） TiO 天然原料含5~6种杂质： 2 , Fe2O3 , CaO, MgO, R2O 等均起到熔剂作用，熔剂作用的三种形式 降低熔液的生成温度及其粘度； 增大液相的生成量； 提高熔液对固相的溶解速度和溶解数量。
氧化铝质—Al2O3： Al2O3 >95%
2013-7-16 材料科学与工程学院 3
按晶相组成可以分为：莫来石质、刚玉、 刚玉-莫来石质。 应用：冶金工业（高炉、热风炉、蓄热 室、加热炉、 均热炉、退火炉及铸 锭系统等）、建材工业、机械工 业、石油化工工业、动力工业以及 轻工 业等。
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粘土
Ⅲ等高铝 砖
30~46
46~60 60~75 ＞75
莫来石（~50%）、石英变体、 玻璃体
莫来石（60~70%）、石英变 体、玻璃体 莫来石、少量刚玉、玻璃体 莫来石、刚玉、少量玻璃体
弱酸性
弱酸性 弱酸性 似中性
Ⅱ等高铝 砖
Ⅰ等高铝 砖
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高炉 热风炉 干熄焦炉 加热炉 水泥回转窑
固化温度1727℃（P1） 凝聚相为刚玉、AT、莫来石 2）△AT-C- SiO2 固化温度1480℃（P2） 凝聚相为AT、SiO2、莫来石 3) 平行四边形ABCD 凝聚相为莫来石、刚玉 4) △ Al2O3-A-B 凝聚相为莫来石 5) △AT-B-C 凝聚相为莫来石、AT 6）△SiO2-D-C 凝聚相为莫来石、SiO2
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莫来石性质
无机非工学 第二章 硅酸铝质耐火材料
粘土砖的理化指标
氧化铝% 耐火度℃ 荷重软化温度℃ 显气孔率% 重烧线变化% 常温强度MPa ≮ ≮ ≮ ≯ 1450 ℃，2h ≮ 42 42 42 40 36 1750 1750 1750 1730 1690 1450 1430 1400 1350 1300 15 16 24 24 26 0～－0.2 0～－0.3 0～－0.4 0～－0.3 0～－0.5 58.8 49.0 29.4 24.5 19.6
第二节
硅酸铝质耐火材料
硅酸铝质耐火材料是以Al2O3和SiO2为基
本化学组成的石砖、莫来石砖、刚玉砖。
一、硅酸铝制品的物理化学特性：
二、二次莫来石化过程：
水铝石 脱水 刚玉化 高岭石 脱水分解 莫来石化
刚玉结晶 二次莫来石化 刚玉再结晶 莫来石再结晶
方石英
硅酸盐玻璃
三、粘土砖的性质：
粘土质耐火材料是用天然的各种粘土作原料，将一部分粘土
预先煅烧成熟料，并与部分生粘土配合制成Al2O3含量为30～ 46%的耐火制品，属于弱酸性耐火材料。 1. 耐火度：耐火度较高（1600～1700 ℃），随Al2O3含量增多 而提高。
对于Al2O3在20～50%范围内的制品，其耐火度有经验公式：
四、高铝砖的性质：
1. 耐火度较高，＞1780℃。
2. 荷重软化温度：
高铝砖的理化指标
氧化铝% 耐火度℃ 荷重软化温度℃ 显气孔率% 重烧线变化% 常温强度MPa ≮ ≮ ≮ ≯ 1500 ℃，2h ≮ 75 65 55 48 1790 1790 1770 1750 1520 1500 1470 1420 23 23 22 22 －0.4 －0.4 －0.4 － 53.9 49.0 44.1 39.2
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3、荷重软化温度 主要取决于制品中A12O3含量和杂质的种类及数量。荷重软化温度比耐 火度低很多，只有1350℃左右。
4．高温体积稳定性 在生产过程中加入了一定数量的结合剂 (如结合粘土)，在烧成时 矿化作用不彻底造成的。残余收缩一般为0.2一0.7％，不超过1％。
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5．耐热震性 耐热震性好，普通粘土砖1100℃水冷循环达10次以上，多熟料粘
5．抗渣性 A12O3为两性氧化物，既能抵抗酸性炉渣的侵蚀
也能低抗碱性炉渣的作用。但抗碱性渣的能力不及镁质材料， 却优于粘土质材料，并随莫来石和刚玉质含量增加而增强。
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四、高铝砖的用途
常用它来代替高质量的粘土砖和硅砖，以提高炉子 的寿命。目前主要用于砌筑高炉、热风炉、电炉炉顶、 鼓风炉、反射炉、回转窑内衬。此外，高铝砖还广泛地 用做平炉蓄热式格子砖、浇注系统用的塞头、水口砖等。 但高铝砖价格要比粘土砖高，故用粘土砖能够满足要求 的地方就不必使用高铝砖。
根据矿物组成分类为： 低莫来石及莫来石质(A12O3 48—71.8％) 莫来石－刚玉质及刚玉—莫来石质(Al2O3 71.8—95％) 刚玉质(Al2O3 95—100％)
一、原料：高铝矾土（主要原料）、三石、工业氧化铝等。 二、生产工艺特点
与多熟料粘土质制品的生产工艺相似。烧成比粘土耐火制品因难得多 （二次莫来石化），条件控制更加严格。
土砖可达50一100次或更高。原因主要是莫来石及整个制品的热膨胀 系数小(平均4.5－5.8×10／℃)，而且比较均匀，过程中不发生晶型 转变所引起的体积变比。而且熟科颗粒之间尚有许多裂纹，可以缓冲 应力作用。
6．抗渣性 抵抗弱酸性炉渣侵蚀的能力强，对酸性和碱性炉渣的抵抗能力较
弱。提高制品的致密度，降低气孔率，能提高制品的抗渣性能。
全生料砖： 致密的硅质枯土、隧石粘土等不经煅烧直接作为原料。 特点：简化工艺，节约能源，降低成本，强度更高，体积收缩
不烧砖： 粘土熟料颗粒+细粉+少量结合粘土+化学结合剂——混合——成 型
特点：不经高温烧成，生产简化，逐渐烧结。
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三、粘土质耐火制品的性质
1、耐火度：1580-1730℃
•特等：耐火度≥1750℃ •一等：耐火度≥1730℃ •二等：耐火度≥1670℃ •三等：耐火度≥1580℃ 2、高温耐压强度 随A12O3含量的增加而增大。 •≥ 800℃：出现塑性变形， •1000—1200℃：强度出现最大值。 •≥ 1200℃，液相大量形成，粘度降低，耐压强度迅速下降
复习：氧化硅质耐火材料
二氧化硅的同素异晶转变 硅砖生产 硅砖的性质和使用 其他氧化硅质耐火制品
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硅酸铝质耐火材料
Al2O3-SiO2系统状态图 粘土质耐火材料 高铝质耐火材料 半硅质耐火材料
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硅酸铝质耐火材料是由Al2O3和SiO2及少量杂质所组成， 根据其Al2O3含量不同可分为：
半硅质耐火材料(含A12O3 15~30%) 粘土质耐火材料(含Al2O3 30~46％) 高铝质耐火材料 (含A12O3＞40%)
品高得多。但成本高，价格贵。
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第四节 半硅质耐火材料
SiO2含量大于65%，Al2O3含量为15-30%，性能介于粘土砖和硅 砖之间： (1) 耐火度为1650～1710℃。 (2) 热稳定性比粘土砖差，因石英膨胀系数大。 (3) 荷重软化开始温度为1350～1450℃，因含有较多的石英，故比 一般的粘土砖稍高。 (4) 体积稳定性好，因为原料中粘土的收缩被SiO2的膨胀所抵消， 若含SiO2多则会有残余膨胀产生。 (5) 抗酸性渣的侵蚀性好。
力。其原因是高铝质制品中导热能力很低的玻璃相较少，而导 热能力较好的莫来石和刚玉质晶体量增加。
4．耐热震性 850℃水冷循环仅3—5次。主要是由于刚玉
的热膨胀性较莫来石高，而无晶型转化之故。 提高高铝制品的耐热震性：改善制品的颗粒结构，降低细
粒料的含量及提高熟料临界颗粒尺寸和合理级配，以提高制品 的耐热震性。
3（Al2O3·2SiO2·2H2O）→3A12O3.2SiO2＋4SiO2＋6 H2O↑
高岭石
莫来石
方石英
比较: 硅砖原料的使用
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二、粘土质耐火材料的生产工艺
(1)原料准备。 熟料，结合粘土 (2)配料、混练与成型。 熟料+结合粘土，半干压成型 (3)干燥。 控制干燥速度 (4)烧成。将砖坯烧结，使其具有一定的外形尺寸、气孔率与致密性，机 械强度要高、体积稳定性较好，耐火性能良好。
硅酸铝质耐火材料是产量最大的一类耐火材料。
4
第一节 Al2O3-SiO2系统状态图
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第二节 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ土质耐火材料
一、原料——耐火粘土
主要组成为高岭石（Al2O3·2SiO2·2H2O），其余部分为K2O、Na2O、CaO、 MgO、TiO2及Fe2O3等杂质，含量约为6-7％。
煅烧高岭石：
高岭石在煅烧时发生脱水分解、化合、结晶、晶体长大等一系列物 理化学变化，并伴有较大的体积变化，一般不能直接用来制造砖坯，必 须在高温窑内加热煅烧成熟料方可使用.
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四、粘土砖的用途
凡无特殊要求的砖体均可用粘土砖砌筑：高炉、热风炉、化铁 炉、平炉和电炉等温度较低部分使用粘土砖。盛钢桶、浇铸系统用 砖、加热炉、热处理炉、燃烧室、烟道、烟囱等均使用粘土砖。 尤其适用于温度变化较大部位。
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第三节 高铝质耐火材料
Al203≥48％，分为三个等级： I等：A1203＞75％ II等：A12O3 60—75％ Ⅲ等： A12O3 48一60％
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三、高铝质耐火材料的性质
1．耐火度 耐火度波动范围大，一般为1770一2000℃，主要受A1203含量的影
响，同时耐火度还受杂质含量和种类的影响，与制品的矿相结构有关。 2．荷重软化温度 开始变形温度大于1400℃，并随着Al2O3含量的增 加而提高。
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3．导热性 高铝质耐火制品比粘土质制品有较高的导热能
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五、高铝质熔铸制品
高铝质熔铸制品是指高铝质配合料经高温熔化后浇注成一 定形状的制品。
1、原料 高铝矾土和工业氧化铝
2、性能：制品致密度高，气孔率低；耐火度和荷重软化温度高； 制品的晶体结构发育完整、晶粒粗大，化学稳定性好；高温结 构强度大；导热性好；抵抗熔渣侵蚀能力强。
3、应用
广泛用于钢铁冶金、有色冶金、玻璃工业、化工及其它工 业炉窑的工作条件非常苛刻的部位。如用作有色冶金炉水口、 高炉炉腹内衬，加热炉无水冷滑轨等，使用寿命比一般耐火制
3、荷重软化温度 主要取决于制品中A12O3含量和杂质的种类及数量。荷重软化温度比耐 火度低很多，只有1350℃左右。
4．高温体积稳定性 在生产过程中加入了一定数量的结合剂 (如结合粘土)，在烧成时 矿化作用不彻底造成的。残余收缩一般为0.2一0.7％，不超过1％。
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5．耐热震性 耐热震性好，普通粘土砖1100℃水冷循环达10次以上，多熟料粘
5．抗渣性 A12O3为两性氧化物，既能抵抗酸性炉渣的侵蚀
也能低抗碱性炉渣的作用。但抗碱性渣的能力不及镁质材料， 却优于粘土质材料，并随莫来石和刚玉质含量增加而增强。
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四、高铝砖的用途
常用它来代替高质量的粘土砖和硅砖，以提高炉子 的寿命。目前主要用于砌筑高炉、热风炉、电炉炉顶、 鼓风炉、反射炉、回转窑内衬。此外，高铝砖还广泛地 用做平炉蓄热式格子砖、浇注系统用的塞头、水口砖等。 但高铝砖价格要比粘土砖高，故用粘土砖能够满足要求 的地方就不必使用高铝砖。
根据矿物组成分类为： 低莫来石及莫来石质(A12O3 48—71.8％) 莫来石－刚玉质及刚玉—莫来石质(Al2O3 71.8—95％) 刚玉质(Al2O3 95—100％)
一、原料：高铝矾土（主要原料）、三石、工业氧化铝等。 二、生产工艺特点
与多熟料粘土质制品的生产工艺相似。烧成比粘土耐火制品因难得多 （二次莫来石化），条件控制更加严格。
土砖可达50一100次或更高。原因主要是莫来石及整个制品的热膨胀 系数小(平均4.5－5.8×10／℃)，而且比较均匀，过程中不发生晶型 转变所引起的体积变比。而且熟科颗粒之间尚有许多裂纹，可以缓冲 应力作用。
6．抗渣性 抵抗弱酸性炉渣侵蚀的能力强，对酸性和碱性炉渣的抵抗能力较
弱。提高制品的致密度，降低气孔率，能提高制品的抗渣性能。
全生料砖： 致密的硅质枯土、隧石粘土等不经煅烧直接作为原料。 特点：简化工艺，节约能源，降低成本，强度更高，体积收缩
不烧砖： 粘土熟料颗粒+细粉+少量结合粘土+化学结合剂——混合——成 型
特点：不经高温烧成，生产简化，逐渐烧结。
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三、粘土质耐火制品的性质
1、耐火度：1580-1730℃
•特等：耐火度≥1750℃ •一等：耐火度≥1730℃ •二等：耐火度≥1670℃ •三等：耐火度≥1580℃ 2、高温耐压强度 随A12O3含量的增加而增大。 •≥ 800℃：出现塑性变形， •1000—1200℃：强度出现最大值。 •≥ 1200℃，液相大量形成，粘度降低，耐压强度迅速下降
复习：氧化硅质耐火材料
二氧化硅的同素异晶转变 硅砖生产 硅砖的性质和使用 其他氧化硅质耐火制品
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硅酸铝质耐火材料
Al2O3-SiO2系统状态图 粘土质耐火材料 高铝质耐火材料 半硅质耐火材料
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硅酸铝质耐火材料是由Al2O3和SiO2及少量杂质所组成， 根据其Al2O3含量不同可分为：
半硅质耐火材料(含A12O3 15~30%) 粘土质耐火材料(含Al2O3 30~46％) 高铝质耐火材料 (含A12O3＞40%)
品高得多。但成本高，价格贵。
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第四节 半硅质耐火材料
SiO2含量大于65%，Al2O3含量为15-30%，性能介于粘土砖和硅 砖之间： (1) 耐火度为1650～1710℃。 (2) 热稳定性比粘土砖差，因石英膨胀系数大。 (3) 荷重软化开始温度为1350～1450℃，因含有较多的石英，故比 一般的粘土砖稍高。 (4) 体积稳定性好，因为原料中粘土的收缩被SiO2的膨胀所抵消， 若含SiO2多则会有残余膨胀产生。 (5) 抗酸性渣的侵蚀性好。
力。其原因是高铝质制品中导热能力很低的玻璃相较少，而导 热能力较好的莫来石和刚玉质晶体量增加。
4．耐热震性 850℃水冷循环仅3—5次。主要是由于刚玉
的热膨胀性较莫来石高，而无晶型转化之故。 提高高铝制品的耐热震性：改善制品的颗粒结构，降低细
粒料的含量及提高熟料临界颗粒尺寸和合理级配，以提高制品 的耐热震性。
3（Al2O3·2SiO2·2H2O）→3A12O3.2SiO2＋4SiO2＋6 H2O↑
高岭石
莫来石
方石英
比较: 硅砖原料的使用
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二、粘土质耐火材料的生产工艺
(1)原料准备。 熟料，结合粘土 (2)配料、混练与成型。 熟料+结合粘土，半干压成型 (3)干燥。 控制干燥速度 (4)烧成。将砖坯烧结，使其具有一定的外形尺寸、气孔率与致密性，机 械强度要高、体积稳定性较好，耐火性能良好。
硅酸铝质耐火材料是产量最大的一类耐火材料。
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第一节 Al2O3-SiO2系统状态图
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第二节 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ土质耐火材料
一、原料——耐火粘土
主要组成为高岭石（Al2O3·2SiO2·2H2O），其余部分为K2O、Na2O、CaO、 MgO、TiO2及Fe2O3等杂质，含量约为6-7％。
煅烧高岭石：
高岭石在煅烧时发生脱水分解、化合、结晶、晶体长大等一系列物 理化学变化，并伴有较大的体积变化，一般不能直接用来制造砖坯，必 须在高温窑内加热煅烧成熟料方可使用.
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四、粘土砖的用途
凡无特殊要求的砖体均可用粘土砖砌筑：高炉、热风炉、化铁 炉、平炉和电炉等温度较低部分使用粘土砖。盛钢桶、浇铸系统用 砖、加热炉、热处理炉、燃烧室、烟道、烟囱等均使用粘土砖。 尤其适用于温度变化较大部位。
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第三节 高铝质耐火材料
Al203≥48％，分为三个等级： I等：A1203＞75％ II等：A12O3 60—75％ Ⅲ等： A12O3 48一60％
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三、高铝质耐火材料的性质
1．耐火度 耐火度波动范围大，一般为1770一2000℃，主要受A1203含量的影
响，同时耐火度还受杂质含量和种类的影响，与制品的矿相结构有关。 2．荷重软化温度 开始变形温度大于1400℃，并随着Al2O3含量的增 加而提高。
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3．导热性 高铝质耐火制品比粘土质制品有较高的导热能
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五、高铝质熔铸制品
高铝质熔铸制品是指高铝质配合料经高温熔化后浇注成一 定形状的制品。
1、原料 高铝矾土和工业氧化铝
2、性能：制品致密度高，气孔率低；耐火度和荷重软化温度高； 制品的晶体结构发育完整、晶粒粗大，化学稳定性好；高温结 构强度大；导热性好；抵抗熔渣侵蚀能力强。
3、应用
广泛用于钢铁冶金、有色冶金、玻璃工业、化工及其它工 业炉窑的工作条件非常苛刻的部位。如用作有色冶金炉水口、 高炉炉腹内衬，加热炉无水冷滑轨等，使用寿命比一般耐火制