鋯英石質(zhì)耐火材料是以天然鋯英石砂(ZrSiO4)為原料制得的耐火磚。它屬于酸性耐火材料，其抗渣性強(qiáng)，熱膨脹率較小，導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低，荷重軟化點(diǎn)高，耐磨強(qiáng)度大，耐熱震性好。已成為各種領(lǐng)域中的重要耐火材料。

鋯英石質(zhì)耐火材料有單一鋯英石燒制成的鋯英石耐火磚，還有以鋯英石為主要原料，加入適當(dāng)?shù)臒Y(jié)劑(最常用的是耐火粘土)制成的鋯質(zhì)磚。為了改善鋯英石磚的性能，還有加入其它成分(如高鋁礬土、電熔剛玉或氧化鉻等等的特殊鋯英石耐火磚。

一、鋯英石原料的性質(zhì)

鋯英石(ZrSiO4)的理論組成為ZrO2 67.2%，SiO2 32.8%。經(jīng)常含有0.5%～3.0% H2O，0～2%ThO2和微量稀土氧化物，因而帶有微量的放射性。它主要是由酸性火成巖風(fēng)化后，其母巖中的鋯英石隨著獨(dú)居石，鈦鐵礦，金紅石及石榴石等沖積至河床或海岸形成的沉積礦床。

鋯英石是化學(xué)惰性物質(zhì)，與酸(除HF外)、堿和一些熔融金屬都不發(fā)生作用。純ZrSiO4的耐火度在2000℃以上，若有雜質(zhì)存在，會(huì)隨雜質(zhì)含量增加、耐火度相應(yīng)降低。

鋯英石在高溫下會(huì)發(fā)生分解。由于鋯英石的純度、研究方法和試驗(yàn)條件的不同。許多研究所得的分解溫度極不相同，其范圍為1540～2000℃，而且隨著溫度的升高，分解愈加劇烈。分解產(chǎn)物為單斜型ZrO2和非品質(zhì)SiO2。影響鋯英石分解的因素有原料中雜質(zhì)、粒度、加熱溫度、最高溫度下的保溫時(shí)間、爐內(nèi)氣氛、加熱速度和冷卻速度等。雜質(zhì)中特別是與SiO2反應(yīng)性強(qiáng)的(如Na2O、K2O、MgO、CaO、CrO、BeO、B2O3等)氧化物能顯著促進(jìn)鋯英石的分解。所以在生產(chǎn)中必須注意原料的選擇。

鋯英石的燒結(jié)較困難。在高溫下靠固相擴(kuò)散作用，其速度非常緩慢，難于充分燒結(jié)。加入某些氧化物可促進(jìn)其燒結(jié)。國外研究了28種氧化物對(duì)鋯英石在1500℃燒結(jié)的影響表明，能促進(jìn)其燒結(jié)而又不促進(jìn)其分解的氧化物有：Cu2O、CuO、BeO、CeO、TiO2、P2O5、Fe2O3、NiO等八種。

二、鋯英石質(zhì)耐火材料的生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)鋯英石質(zhì)耐火材料可以采用半干法、泥漿澆注法或擠壓法等方法成型。由于鋯英石原料本身無塑性并在高溫下分解，所以在生產(chǎn)中對(duì)結(jié)合劑、粒度配合和燒成條件等方面必須采取與其相適應(yīng)的工藝措施。通常，工業(yè)用的鋯英石原料為砂粒狀，粒度約為0.1～0.2mm，不能直接用來制耐火磚。為了便于調(diào)整耐火磚的顆粒組成和減少燒成收縮，一般采用兩段的生產(chǎn)方法，即將鋯英石砂和細(xì)粉預(yù)先制成團(tuán)塊，在低于鋯英石分解溫度下煅燒后，再將團(tuán)塊粉碎至適當(dāng)粒度使用。生產(chǎn)鋯英石磚時(shí)，將燒塊用顎式破碎機(jī)破碎，再用滾式粉碎機(jī)粉碎。已粉碎的鋯英石經(jīng)磁選除鐵，然后篩分成大于0.5mm和小于0.5mm的顆粒。小于0.5mm的顆?？稍谡駝?dòng)磨中再細(xì)磨成＜0.088mm的細(xì)粉。

為了使耐火磚磚坯達(dá)到足夠的密度，必須選擇適宜的顆粒組成。

耐火磚磚坯要有足夠的強(qiáng)度，需加入有機(jī)結(jié)合劑，采用半千法成型。由于鋯石英本身燒結(jié)性差，而過高溫度燒成，又會(huì)引起顯著分解。因此，磚坯在燒成時(shí)要特別注意，通常以1550～1660℃溫度燒成。.

鋯英石耐火磚在使用時(shí)，由于耐火度高，受熔渣的化學(xué)侵蝕不易溶解，但熔渣可通過氣孔向磚內(nèi)部侵透，同時(shí)與分解了的鋯英石粒子發(fā)生反應(yīng)，形成變質(zhì)層，使磚組織崩坯。為提高鋯英石磚的使用效果，必須降低其熔渣的侵透性。改進(jìn)方法有：

(1)通過調(diào)整顆粒組成和改變成型方法來制取氣孔率和透氣性低的耐火磚。不過用此方法制成的耐火磚，難免會(huì)使其耐熱震性降低。

(2)向磚內(nèi)加入某些物質(zhì)、提高耐火磚與熔渣作用生成物的粘性。在實(shí)際生產(chǎn)中，可向鋯英石料中加入高鋁礬土或電熔氧化鋁制成鋯鋁磚，以提高耐火磚的抗侵透性。但加入量不能過多，若A12O3超過20%時(shí)，由于被熔渣溶解的溶解度增加，會(huì)使耐火磚的抗渣性變壞。由于鋯英石可塑性和燒結(jié)性都較差，可向磚料中加入粘土，能大大改善成型過程，提高干燥和燒成后耐火磚的密度，以及降低燒成溫度。這樣即是以鋯英石作為抗侵蝕的瘠化料，用粘土作結(jié)合劑燒結(jié)而制得的鋯質(zhì)磚。

三、鋯英石質(zhì)耐火材料的性質(zhì)及應(yīng)用

鋯英石磚的耐火度和荷重軟化點(diǎn)均較高，熱膨脹率小，其顯著特點(diǎn)是使用時(shí)抗侵蝕性強(qiáng)，特別是對(duì)酸性渣和玻璃液具有較高的抵抗性，因而在建材工業(yè)廣泛用于玻璃熔窯與玻璃液直接接觸之處和上部結(jié)構(gòu)。玻璃窯用致密鋯英石磚按其理化指標(biāo)可分為高級(jí)致密型zs—G和致密型zs—z二種牌號(hào)，其理化指標(biāo)見下圖。

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