锆英石耐火砖是如何生产的？

各种锆英石耐火砖的化学成分差异不大，分析矿相知，主晶相均以锆英石晶相为主，其性能指标和砖内的组织结构有关性能差异主要来自骨料上，制备骨料成为关键，采用烧结良好、结构致密的骨料，一般需加入粒度大于3  mm的粗锆英石颗粒，以提高抗热震性能和其它高温性能。

锆英石的性能特点

锆英石是锆的主要来源，锆英砂(锆英石)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。其理论组成为：ZrO2  67.1%，SiO2  32.9%。纯净的锆英砂为无色透明的晶体，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，锆英石为正方晶系矿物，硬度7.8，相对密度4.6?4.71，折射率1.93?2.01，熔点为2550℃，热膨胀系数4.5×10-6/K。锆英石的化学性能相当稳定，不溶于盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸，也不溶于苛性钾、苛性钠的水溶液。但在高温下，锆英石将分解成为ZrO2  和无定形SiO2，解离自1540℃开始，1750℃时解离迅速，1870℃时，解离量达到 95%。

锆英石特征：一般晶形较好，成正方形短柱状，少数呈长柱状晶体、双锥晶体，也有简单的柱状及复杂的柱状和不规则之粒状等，颜色为白色、淡黄色、黄色、粉红色，以白色透明居多，条痕无色、金属光泽，半透明，大部分在荧光灯下发黄光，部分不发光。

锆英石是难以烧结的原料，在高温下只能靠固相扩散作用，其烧结十分缓慢。而且难以充分烧结。在锆英石中加入某些氧化物可以促进烧结如Na2O、  K2O、MgO、CaO等对促进烧结十分有效，能显著降低气孔率，但是在使用过程中应尽可能选择对分解影响较小的氧化物。

1.1骨料的制备

将粉碎的原料制成坯后经烧结、破碎和筛分，才能得到理想的颗粒骨料，通常坯的成型采用机器压制、泥浆浇注和等静压法。本文在以上3种烧结方法制备骨料的基础上，进一步探讨研究用熔铸法制备骨料。

熔铸制坯是根据锆英石的分解与再结合原理。  采用熔铸法制坯，砂的含锆量可降低对原砂粒度无任何要求，但应注意水分含量，以免在熔融过程中产生喷炉。所用原料不需要任何矿化剂，但在熔化过程中为减少飞料和粉尘，需将原砂成球，成球时，尽可能地加入有机结合剂，如AST或酚醛树脂等。浇铸时溶液温度为1900  ℃左右浇铸时，可注入用锆英石砂做的砂坑，或注入用锆砂预制的砂型。做砂型的锆砂选用澳大利亚的粗锆砂，将砂与4%的黏结剂(重量计)和5%~7%的水搅拌后，手工捣打成型，经110℃烘干保温4  h，缓冷后即可进行组装使用。注入沙坑后，用锆砂覆盖，自然降温至常温或者在1450℃下保温3~4 h后自然冷却至常温即可。此熔铸法制的骨料体积密度可达4.3  g/cm3以上，显气孔率<1%，高温性能稳定抗侵蚀性能好。

采用熔铸法制坯和其它工艺方法制备骨料。

各种骨料化学成分的差异熔铸法制备的骨料以斜锆石、玻璃相并存，相互镶嵌结合，组成严密的无明显间隙的整体;烧结法制得的骨料以锆英石晶相为主，玻璃相基本存在与颗粒与颗粒之间的结合部;等静压和泥浆浇注法制备的骨料，整体致密，破碎后解理明显;机压骨料，虽然化学成分分布稳定，但骨料颗粒与颗粒之间以点接触的结合方式形成，显得松散，结合处的空隙大。

制备化学成分基本相同的骨料，在同一温度下烧制成不同密度的试样(包括熔铸试样在1500℃下浸在无碱玻璃液中保温50  h，其试样侵蚀程度。可以看出，显气孔率降低、吸水率低，其抗侵蚀性能明显优于显气孔率高的坯体。

1.2配料设计

首先要考虑使砖体的化学成份、物理性能达到预计的技术指标，同时具有良好的使用性能。除满足以上技术要求外，还需兼顾便于生产在保证锆含量时，需考虑对烧成温度的影响。为了降低烧成温度，又不使砖的技术指标(实用性和抗侵蚀性能)降低。在配料过程中，尽可能少用或不用对砖性能有影响的矿化物。与碱、碱土金属氧化物和氧化钇、氧化锰等矿化剂相比，氧化钛作为矿化剂可以促进烧结，但在砖体抗侵蚀性方而要比碱、碱土金属氧化物小。

锆英石粒度与其分解速度有关，颗粒级配的确定，既要符合紧密堆积原则，又要有足够的成分以便改善配料的黏结性和烧结性，其粒度组成范围：  10~3.5mm为3.5~1.4mni为43%-53%，3.5- 1.4 mm为 15%，< 10 mm为27%~42%。

1.3成型

通过实验对纸浆废液、水玻璃、糊精和AST等几种结合剂进行了比较研究，选用蔗糖为结合剂。  配好的料采用轮碾混料机混合，同时添加矿化剂、水和有机结合剂，要求充分混炼均匀。困料24 h。采用摩擦压砖机成型，料的松散比为1 : 1.25，试样  在110℃干燥，入窑水分控制在1%以下干燥后的坯体强度7~15 MPa。

1.4烧成

锆英石耐火砖的烧成和一般耐火材料烧成工艺相仿。烧成温度在1500~1700锆英石砖在1300~1400 ℃开始收缩，烧结开始，在1400~1  500℃收缩剧烈，而1600℃以后收缩很小，烧结终止。因此烧成时1300~1 500℃应缓慢升温，且烧成温度可定在1600℃左右，如果杂质含量少，或者添加  的矿化剂量少，烧成温度可提高1650~1 700℃。

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