制造硅砖的原料为硅石。硅石原料的SiO2含量越高,耐火度也越高。有害的杂质是Al2O3、K2O、Na2O等,它们严重地降低耐火制品的耐火度。硅砖以SiO2含量不小于96%的硅石为原料,加入矿化剂(如铁鳞、石灰乳)和结合剂(如糖蜜、亚硫酸纸浆废液),经混练、成型、干燥、烧成等工序制得。
硅砖生产工艺大体上与其他材质耐火砖类似。不同点在于前者增长了石灰和矿化剂的制备体系。
颗粒构成的选择
硅质坯体加热时的疏松和烧结才能取决于颗粒构成中粗细两种粒度的性质和数目。
采用细颗粒构成的砖坯时,在烧成时有利于减少紧缩,减少砖体的裂纹和体积改动,前进制品率,还可前进制品中鳞石英的含量,但泥料颗粒细致,也将招致硅砖气孔率的前进。
相同往常硅砖的临界粒度以2~3mm为好。
在600~700℃间,CaO与SiO2的固相反应开始,砖坯强度有所增加,从l100℃开始,石英的转变速度大大增加,砖坯的密度也显著下降,此时砖坯体积由于石英转变为低密度变体而大为增加。虽然此时液相量也在不断增加,但在1100~1200℃范围内仍易产生裂纹。
在1300~1350℃时,由于鳞石英和方石英数量增加,砖坯的密度降低得很多。此时液相粘度仍较大,对内应力的抵抗性还弱,生成裂纹的可能性存在。当加热到1350~1430℃时,石英的转变程度和由此产生的砖体膨胀大大增强,在这一温度范围内,加热得愈缓慢,石英溶于液相再结晶生成的鳞石英量愈多,方石英生成量愈少,砖体生成裂纹的可能性也愈小。如果加热过快,特别是在氧化气氛下迅速加热,石英转变为方石英,使砖坯松散并出现裂纹。
烧成制度
在600℃以下,可用较快而均匀地升温速度烧成。 在700℃以上至1100~1200℃温度范围内,因砖坯体积变化不大,强度逐渐提高,不会产生过大应力,只要砖坯加热均匀,可尽快升温。
1100~1200℃至烧成终了温度的高温阶段,硅砖的密度显著降低,晶体转变及体积变化集中地发生在这一阶段。它是决定砖坯出现裂纹与否的关键阶段。这个阶段升温速度应逐渐降低,并能缓慢均匀升温。
为了在高温阶段使温度缓慢均匀上升,在生产中通常采用弱还原火焰烧成。同时还可以使窑内温度分布均匀,减少窑内上下温差,避免高温火焰冲击砖坯,达到“软火” (均匀缓和火烧成)烧成要求。
硅砖高烧成温度不应超过1430℃。硅砖烧成至高烧成温度后,通常根据制品的形状大小,窑的特性,硅石转变难易,制品要求的密度等因素,给以足够的保温时间。硅砖烧成后的冷却,高温下(600~800℃以上)可以快冷,低温时因有方石英和鳞石英的快速晶型转变,产生体积收缩,故应缓慢冷却。