黏土質耐火磚

黏土質耐火磚是以耐火黏土為原料生產的耐火制品。在工業上使用十分廣泛。黏土磚分為普通黏土磚、多熟料黏土磚、全生料黏土磚和高硅質黏土磚等品種。

黏土磚是偏酸性的耐火材料，隨著磚中Al2O3含量的增加其酸性逐漸減弱。它的熱導率是所有耐火材料中低的。其耐火度雖然高達1700°C，但荷重軟化溫度只有1300°C左右，這是黏土磚的大缺點，因此在高溫使用時不能承重、不能受壓。當其受到大量R2O侵蝕時，其軟化溫度還要進一步下降到1050°C左右，所以只能用在池壁的下部或池底溫度較低處。黏土磚的熱膨脹率是常用耐火材料中小的。同時由于黏土磚結晶細小、氣孔小而分布均勻，使應力較容易得到緩沖，因此在很大范圍內抗熱沖擊性強。蓄熱室下部溫度較低處格子磚、煙道及日用玻璃池爐上供料機附近的耐火材料配件如沖頭、料碗等要求抗熱沖擊性好的地方，可以充分發揮作用。

黏土磚制造方法較多，可以手工成型、搗打成型、擠壓機成型、泥漿澆注成型和三力機高壓成型等。不同的成型方法，制品的性質有很大差別。即使是化學成分、原料種類完全相同，也會由于其成型方法不同造成磚的性質不同。根據不同的使用部位采用不同的成型方法。蓄熱室格子磚，用磚尺寸小，用高壓壓力機成型制品為好;對于大型的池壁磚、料槽磚等使用真空排氣的泥漿鑄造法好;而對尺寸要求準確的制品用搗打法成型較好。

黏土磚物理性能波動

黏土磚屬于硅酸鋁制品中的一個主要品種，是以黏土熟料作骨料、耐火黏土作結合劑制成的Al2O3含量為30%?48%的耐火制品。黏土磚的耐火度波動在 

1580?1770℃之間，荷重軟化溫度因化學礦物組成和致密度不同有很大差異，抗熱震性較好。一般用于工作溫度在1300℃以下的玻璃窯爐部位。

黏土質制品的熟料比例通常波動于50%?90%，制造高致密、高強度和良好高溫性能的制品，宜采用多熟料配方，即80%?90%，這就需要相應地合理調整粒度組成，采取高壓成型和適當的高溫燒成，制品可以得到很好的物理性能。由于工藝參數變化幅度很大，制品性能也在很大范圍內變動，黏土磚物理性能通常波動。

黏土磚在玻璃窯使用中晶體相變的機理

黏土磚在玻璃熔窯中用量較大，是偏酸性的耐火材料，多用來做爐底磚、流液洞蓋板磚、池爐后墻(八字磚)料道及蓄熱室格子磚等。它是以熟料為骨料，并以同成分的生黏土做結合劑而制成的。

黏土磚的晶相組成主要為莫來石(3Al203與石英(SiO2)結晶。石英以方石英為主，并有少量鱗石英。玻璃相主要是SiO2、Al2O3,黏土磚耐火度為1700℃左右但在荷重下其軟化溫度只有1300℃左右，當受到R2O侵蝕時，其軟化溫度下降到1050℃,這是造成侵蝕的重要因素。如流液洞處的火焰溫度很高，黏土磚長期與爐氣氛中的R2O作用，它與磚中的莫來石反應可生成小黏度的霞石而流掉了。剩下的是耐高溫富硅燒流物。也可見到尖晶石及少量剛玉，以及低熔點的鐵橄欖石(2FeO·SiO2),呈不定形包圍在方石英周圍。

由于玻璃熔體中堿的成分擴散侵入黏土磚中深達1%?4%時在1200?1500℃促使莫來石部分分解生成剛玉和富硅液相。

此外黏土磚中的結晶莫來石為一次莫來石。當玻璃液與黏土磚長時間的反應就產生二次針狀莫來石晶體，為重結晶。黏土磚的質量遠不如高鋁磚及鋯剛玉磚。特別是質量較差的磚更容易被侵蝕變質。料糟和闡板部位的溫度并不很高，但是燒流下來大量的結石影響玻璃制品的質量也很嚴重。

黏土磚被堿(R2O)侵蝕后分解產生各種結石，結石中晶體成分含量見表1所列。

各種晶體的相變機理如下所述。

1、剛玉(α-Al2O3)

剛玉結石來自黏土磚、高鋁磚及電熔鋯剛玉磚。它們各有不同的晶形及組合結構。黏土質耐火材料結石中的剛玉是由莫來石分解而來。玻璃中堿金屬氧化物對莫來石具有強烈的分解作用。生成物為剛玉和霞石。

3Al2O3·2SiO2→α-Al2O3+液相(霞石)

莫來石          剛玉

莫來石分解出來的剛玉為粒狀。突起很高，稱為一次剛玉這種剛玉晶體與玻璃液繼續熔蝕反應，重結晶生成了二次剛玉。為板狀、針狀、六方片狀的剛玉。

剛玉晶體主要來源于耐火材料，很少來自原料(含鋁氧高的玻璃除外)作為玻璃析晶更少見。來自高鋁磚的剛玉結石，其晶形為高突起的六方晶形。與來自黏土磚的剛玉結石相區別是后者常在剛玉附近伴有黏土粒子，或粒狀一次剛玉。電熔鋯剛玉磚的結晶有兩種。國產AZS磚引入的剛玉為重結晶的六方片狀。而日本產的1711?1681AZS磚引入的結石為塊狀或一次剛玉，其晶體常見。

2、β-Al2O3(Na2O·11Al2O3) β-Al2O3在玻璃中形成結石的情況不多，在氧化鈉少的情況下透拿分解成剛玉。

莫來石與過剩的Na2O等堿金屬氧化物作用，一部分Na2O進入由莫來石分解出來的剛玉晶格中形成六方片狀β-Al2O3,與剛玉的區別是有較強的雙折射和稍低的主折射率，外形為大而薄的六方片狀，常與剛玉、莫來石、霞石共存。

3、霞石和三斜霞石(Na2O·Al2O3·2SiO2)霞石是高鋁質，黏土磚及電熔鋯剛玉磚與鈉鈣玻璃趄反應的生成物，是玻璃中常見的一種結石。莫來石分解為剛玉及玻璃相。這玻璃相就是霞石玻璃相。由于所處的溫度條件，液流穩定狀態、在玻璃中停留的時間以及固熔其他堿金屬氧化物量等，不同玻璃中霞石晶體的形貌也就多種多樣。

霞石分高溫型(α-型)與低溫型(β-型)兩種變體。高溫霞石在1240℃以上穩定為等軸晶系。溫度降至680℃時轉變為三斜晶系。

低溫霞石即一般所說的霞石，在1200℃以下穩定為六方晶系。晶形為短柱狀、六方狀、骨架狀、階梯狀、板狀等。

4、鈉長石(Na2O·Al2O3·6SiO2)—般情況下不常見。但在安瓿玻璃管壁上多次發現形狀似小結點拖有條紋的鈉長石鏡下觀察晶形很小、為生長良好的四方片狀晶體。晶體表面純凈透明。(快進入玻璃相)鈉長石有高溫型與低溫型，它是玻璃中的堿類侵蝕黏土質耐火材料后的生成物。其來源主要為料道中黏土質材料(如閘板)或黏土質旋轉管的反應帶，長時間保持在900?1200℃溫度范圍內經特殊的化學反應形成的結石。

5、尖晶石(Mg·Fe·Zn)O·Al2O3熔化光學玻璃的黏土坩堝反應帶與熔化含2%以上ZnO安瓿玻璃窯爐料道，黏土耐火材料及加料口附近黏土磚侵蝕帶中，都發現有無色、淺綠色和暗棕色尖晶石的白形品和不定形粒狀晶體。有時在安瓿玻管壁上會出現一串串黑色結石。在鏡下觀察為高突起的小尖晶石。

在安瓿玻璃熔爐的料道部位，在黏土質耐火材料反應帶中，產生的尖晶石(ZnO·Al2O3),主要是ZnO與熔融的Al2O3反應生成物。其顏色為淺綠色和黑色。晶形為規則的八面體和不定形的小塊狀兩種。熔化光學玻璃用的黏土坩堝反應帶中的尖晶石是(MgO·Al2O3)鎂鋁尖晶石，MgO來源于玻璃及黏土材料中的雜質。

鐵尖晶石在橫火焰噴火口附近的AZS磚與黏土磚侵蝕帶中，呈黑色或暗紅色不定形。

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