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半硅質(zhì)耐火材料是指A12O3質(zhì)量分數(shù)小于30%、SiO2質(zhì)量分數(shù)大于65%，采用蠟石、硅質(zhì)粘土或原生高嶺土及其尾礦、煤矸石等主要原料，以結(jié)合粘土為結(jié)合劑的一類耐火材料。在我國與國際標準中沒有半硅質(zhì)耐火材料的定義，但定義SiO2質(zhì)量分數(shù)大于85%、小于93%的耐火材料為硅質(zhì)耐火材料，定義Al2O3，質(zhì)量分數(shù)在30%～48%的鋁硅質(zhì)耐火材料為粘土質(zhì)耐火材料。按傳統(tǒng)稱AL2O3質(zhì)量分數(shù)在15%～30%的鋁硅耐火材料為半硅質(zhì)耐火材料。其晶相為方石英、莫來石，以及一定數(shù)量的玻璃相。其典型代表為蠟石磚。1、蠟石原料
生產(chǎn)半硅質(zhì)耐火材料較常用的原料是蠟石。蠟石礦由葉蠟石、石英、高嶺石、云母等構(gòu)成。礦石呈致密塊狀，有蠟狀光澤。因雜質(zhì)不同而成不同顏色，如灰色、蠟黃色、淡棕色、肉紅色等。有滑膩感，與滑石極為相似。我國蠟石資源豐富，主要分布于東南沿海的火山巖發(fā)育地區(qū)，其中福建、浙江有多處礦點。
1.1葉蠟石的化學礦物組成
葉蠟石是一種含水的硅酸鹽礦物，理論上A2O3占28.3%，SiO2占66.7%，H2O占5%。由兩層六方硅氧四面體網(wǎng)層夾一層“氫氧鋁石”八面體(鋁氧八面體)層，層間靠氫鍵連接而成復雜層狀結(jié)構(gòu)。葉蠟石又稱青田石、壽山石、印章石、蠟石等?？煞譃槿~蠟石質(zhì)蠟石、硅質(zhì)蠟石、高嶺石質(zhì)蠟石和水鋁石質(zhì)蠟石。常含有一定數(shù)量的Fe2O3、CaO、R2O等雜質(zhì)。
1.2蠟石的基本性質(zhì)
由于蠟石的礦物組成不同，它們的差熱曲線明顯不同，存在不同的吸熱與放熱峰?？梢娫嚇游礋Y(jié)以前，在一定溫度范圍內(nèi)會產(chǎn)生膨脹，其原因是晶格膨脹，鋁氧、硅氧層分離所致。700℃左右開始發(fā)生劇烈膨脹，900℃開始尺寸變化趨于平緩，1100℃開始收縮。這一膨脹特性是蠟石磚具有微膨脹特性的基礎(chǔ)。生蠟石的硬度很小，是常用的雕刻材料，但經(jīng)煅燒后其硬度與強度大幅度提高。此外，葉蠟石具有較好的化學穩(wěn)定性，在高溫下才能被硫酸分解。
2、半硅質(zhì)磚的生產(chǎn)工藝要點
半硅質(zhì)磚的制造工藝和粘土磚基本相似，較大的區(qū)別是半硅質(zhì)磚可以全部利用生料制磚。其生產(chǎn)工藝要點如下。
(1)利用天然的硅石粘土、蠟石時，要根據(jù)原料的性質(zhì)和成品的使用條件，決定是否加入熟料。可采用生料直接制磚，也可將部分蠟石原料煅燒成熟料后加入配料中，或者加入%～20%的粘土熟料取代天然的硅石粘土。
(2)如果外加石英砂或硅石作瘠性料時，其顆粒大小應根據(jù)制品性能要求而定。一般情況下，若原料雜質(zhì)多，石英顆粒細，制得的制品的耐火性能低，熱震穩(wěn)定性下降，但強度**。若用的石英顆粒大，制品的強度低，但抗熱震性增強，荷重軟化溫度提高。
(3)蠟石生料水分較小(小于7%)，全蠟石或加少量結(jié)合粘土配料時，泥料水分低，結(jié)合性能差。同時，蠟石磚在使用過程中，一般要經(jīng)過反復加熱一冷卻，膨脹量逐漸**，體積密度進一步降低。因此，應該高壓成型，一般成型壓力在50 MPa以上。也有的成型壓力為50～100 MPa，或采用真空脫氣壓磚機來成型體積穩(wěn)定性高的高密度蠟石磚。這種蠟石磚透氣度小，氣孔直徑細小，可提高耐用性。
(4)較高燒成溫度隨所用原料特性而有差異，通常采用低溫燒成，溫度比燒成溫度較低的粘土磚還要低150 ℃，一般不超過1200 ℃。燒成后緩慢冷卻。
3、半硅質(zhì)磚的性能特點與應用
以葉蠟石為主要原料生產(chǎn)的半硅質(zhì)磚，耐火度大于1700℃。高溫下不收縮而有一定的微膨脹?？篃嵴鹦暂^好，能經(jīng)受鋼渣和金屬的沖擊，且有較強的抗蠕變能力。其微膨脹性有利于提高砌體的整體性，減弱熔渣沿磚縫對砌體的侵蝕作用。同時，在高溫使用過程中可在半硅質(zhì)磚表面形成粘度大的釉狀物質(zhì)，阻止熔渣向磚內(nèi)滲透，從而可提高抗熔渣侵蝕的能力。為了**半硅質(zhì)磚的性能，有時需添加一些其他物質(zhì)，如添加莫來石、高鋁礬土熟料、及鋯英石等來提高耐火磚的耐熱性。
半硅質(zhì)磚主要被應用于鋼包包底內(nèi)襯、鐵水包內(nèi)襯、澆鋼磚和窯爐煙道等。隨著對鋼質(zhì)量要求的提高，半硅磚在鋼鐵工業(yè)中的用量已很少。
除了蠟石以外，其他半硅質(zhì)材料與礦物，也可以用來制造半硅質(zhì)耐火材料。
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