在硅砖的生产中,颗粒组成对保证硅砖的致密度,特别是高密度硅砖的制造十分重要。
由于硅石原料很脆,颗粒在混练、成型过程中就会出现破碎。在烧成过程中由于相变会造成颗粒的膨胀与开裂。因而,配料中的颗粒组成对硅砖生产而言,除了要注意最紧密堆积原则外,还要充分考虑混练过程、成型压力、烧成条件等各方面的影响。
当原料颗粒的粒度较大时,成型过程中砖坯较容易被压碎。在烧成时原料晶型转变导致的体积膨胀大,也是极易开裂,因此,硅砖生产的临界粒度不能大于3mm;脉英石为原料时;小于2mm。选择临界粒度时要以砖在烧成时不发生松散破裂,而且致密稳定为最适宜。
3~1mm质量比例为35%~45%,1~0.088mm质量比例为20%~25%,小于0.088mm质量为35%~40%。此外,由于细颗粒与矿化剂作用以及烧结性增强、转变时体积膨胀小,有利于硅砖烧成时的体积稳定,因此,通常细粉加入量可适当多加。矿化剂含铁、钙、锰组分的一些化合物。如焦炉硅砖可加2%Ca0、2%M0,高度高硅质硅砖可加0.8%Fe0、0.2%Ca0。Ca0、Fe0分别以石灰乳和铁鳞或铁屑形式引人。矿化剂也可以干式加人,如采用石灰石下脚料为含钙矿化剂,0以黄铁矿渣的形式加人。而黏结剂可使用工业木质磺酸盐与石灰乳等。
颗粒组成中粗细两种颗粒的性质和数量,对硅砖在烧成过程中砖的烧结与松散有很大影响。粗颗粒形成坯体骨架。但粗颗粒相变持续的时间长,而且往往发生在细颗相转变和坯体开始烧结之后,所以粗颗粒的相转变产生的体积膨胀,是坯体趋于松散以至开裂的重要原因。
粗颗粒越多,砖坯开始剧烈膨胀温度就越低,烧成时砖坯开裂的趋势就越大,对同种原料、不同颗粒组成的硅砖来说,在真密度相同时,颗粒度越大的坯体在烧成中膨同粗颗粒相反,细粉多处于粗颗粒堆积的孔隙处。由于细粉的比表面积较大,与矿化胀就越大,即开裂的倾向就越大。
小于0.088mm的细粉是促进烧结最具活力的部分。由于液相的出现能缓冲部分膨胀造成的应力,以及由于细粉相对较易发生鳞石英化,因此,在砖坯中要有足够的细粉含量。坯体在烧成中粗颗粒的变化是:“转化一膨胀一破裂”;而细颗粒则是“转化一烧结一收缩”。
所以,硅砖的生产一定要注意颗粒的大小控制。