熔融石英质多相复合耐火材料性能研究.pdf

摘 要 我国是世界耐火材料的最大消费国，而优化耐火材料的性能一直是科 研工作者的努力目标，并且受到我国的高度重视。因此，本课题创新性的 以熔融石英、粘土、堇青石和硅线石为主要原料，制备多相复合耐火材料， 测试样品的热膨胀系数、烧成收缩、吸水率、显气孔率和抗折强度的大小， 借助了XRD 射线衍射和 SEM 电镜扫描等测试方法观察样品的内部结构， 探讨了不同颗粒级配、不同烧成温度、不同结合剂、不同粘土加入量、不 同堇青石加入量和不同硅线石加入量对样品各项性能的影响。 通过对样品的热膨胀系数、抗折强度和其它各项性能测试分析，其结 果表明：固定熔融石英的百分含量不变，随着细颗粒熔融石英比例增加， 样品的热膨胀系数逐渐增大，抗折强度逐渐增大，前期探索实验主要考虑 热膨胀系数，优化出的熔融石英颗粒级配为 20~ 30 目：30~ 60 目：60~ 160 目 13 :9 :7 、12 :9 :8 和 2 1: 16 :2 1 ，烧成温度为 1300 ℃、1340 ℃和 1380 ℃，其 0.96~ 1.0 8 × 10-6 - 1 8.0 1~ 9 .96MPa 热膨胀系数 ℃ ，抗折强度 ；在替换不同的结 合剂的试验中，得出最佳的结合剂为粘土，最佳熔融石英颗粒级配为 20~ 3 0 目：30~ 60 目：60~ 160 目 12 :9 :8 ；在不同的粘土加入量试验中，最佳粘土 加入量为粘土：熔融石英 29 :2 1 ，最佳烧成温度为 1340 ℃，此时样品的热 -6 - 1 膨胀系数为 1.0 1× 10 ℃ ，抗折强度为 8.86MPa ；在外加堇青石的实验发 现，外加堇青石能促进莫来石的生长发育，并且能明显的改善样品的抗折 强度，经过分析得出最佳堇青石外加入量为30% ，热膨胀系数为 1. 17 × 10 -6 ℃ - 1 ，抗折强度为 15.6MPa ，相比没加堇青石的膨胀系数增大了 15% ，抗折 强度增大了75% ；在外加硅线石的实验中，在保证热膨胀系数增大不多， 抗折强度减小很少的情况下，最佳硅线石的外加量为 10% ，烧成收缩减小 了 18.3% ，结果表明硅线石的加入能明显的减小样品的收缩。 本课题对最佳粘土加入量和最佳堇青石外加量的样品做了抗热震性， 最佳粘土加入量的样品三次热震后强度保持率为 90 .4% ，热膨胀系数变化 率为 3.96% ；而最佳堇青石外加量的样品三次热震后强度保持率为 95.3% ， 膨胀系数的变化率为 2.44% 。对比数据说明，堇青石的加入能提高样品的 抗热震性能。 关键词：熔融石英 颗粒级配 堇青石 热膨胀系数 抗折强度 抗热震性 I 目 录 摘 要I Ab str act II 1 前 言 1 2 文献综述2 2 . 1 主要原料的概述 2 2 . 1. 1 粘土概述2 2 . 1.2 石英原料的概述3 2 . 1.3 堇青石的概述 7 2 . 1.4 硅线石的概述 8 2 .2 耐火材料现状 9 2 .2 . 1 耐火材料的定义 9 2 .2 .2 耐火材料的研究现状10 2 .2 .3 熔融石英质耐火材料研究 11 2 .2 .4 耐火材料的性能要求12 2 .2 .5 提高耐火材料抗热震性的途径13 2 .3 课题的基本情况 14 2 .3 . 1 课题的选题背景 14 2 .3 .2 课题的主要内容和研究意义 14 3 实验部分 1