硅莫磚

硅莫磚，耐火磚的一種，有“耐磨磚”的諧音，20世紀90年代初試制成功，曾叫HMS高耐磨磚，耐磨系數(shù)高于磷酸鹽結合高鋁磚五倍以上。就其物相成分來講應該為碳化硅—莫來石制品，簡稱硅莫磚。這個稱謂大多在建材行業(yè)流行，其他行業(yè)一般稱為高鋁碳化硅磚、三氧化二鋁—碳化硅磚。

碳化硅與高鋁礬土熟料生產(chǎn)碳化硅莫來石符合耐火磚制品的工藝技術發(fā)展，由于碳化硅氧化產(chǎn)生二氧化硅，與三氧化二鋁反應形成莫來石(3Al2O3˙2SiO2)，能提高制品致密度和強度，在制品表面形成保護膜，可防止碳化硅進一步氧化，使碳化硅在高鋁碳化硅耐火磚中保持一定含量，提高制品的熱震穩(wěn)定性、耐磨性、抗侵蝕性。高強致密硅莫磚在水泥回轉窯筒體上除燒成帶以外的各個段帶的使用壽命比高鋁磚提高3~4倍。

近年來，硅莫耐火磚在水泥回轉窯的應用得到快速發(fā)展，特別是新型干法窯的出現(xiàn)和大型化，窯的轉速、窯內(nèi)熱應力強度大幅度提高，對耐火材料的材質(zhì)、理化性能提出了新的更高要求。因此水泥回轉窯除燒成帶在其所掛窯皮的保護下尚在使用鎂鉻磚外，次燒成帶、過渡帶、冷卻帶在改用硅莫磚后，效果明顯好于鎂鉻磚。

目前浙江、江蘇、山東、山西等省有數(shù)十家耐火材料企業(yè)生產(chǎn)這種產(chǎn)品。由于這種產(chǎn)品原料來源方便，工藝要求不嚴，各企業(yè)實際產(chǎn)能很大，只要能生產(chǎn)粘土磚或高鋁耐火磚就能生產(chǎn)硅莫磚。產(chǎn)品供大于求，市場競爭激烈。

其次，硅莫磚具有耐高溫、抗侵蝕、抗磨損特性，不過由于各企業(yè)的技術水平差異，產(chǎn)品質(zhì)量也不同。如何生產(chǎn)質(zhì)量高的硅莫磚，提高水泥窯用耐火材料的使用壽命，在此作些探討，供硅莫磚的生產(chǎn)和使用參考。

隨著硅莫耐火磚工藝技術的進步，其制品的質(zhì)量得到顯著提高，技術性能也有大幅度提高。為了適應水泥回轉窯不同部位的使用條件，硅莫耐火磚也由過去的單一發(fā)展為多個。

(1)制品結構致密，耐磨性好。

硅莫耐火磚主晶相由硬度高的礦物剛玉(莫氏硬度9.0~9.2)、碳化硅(莫氏硬度9.0~9.5)、莫來石(莫氏硬度7.0~7.5)組成。制品結構致密度高，體積密度普遍在2.7~3.0 g/cm3。找耐火材料網(wǎng)根據(jù)資料參考，耐火材料的常溫耐磨性能取決于其強度和結構的致密性，強度和致密度高的材料，耐磨性能較好。水泥回轉窯內(nèi)襯長期受物料的滾動磨擦，磨損是耐火材料內(nèi)襯損毀的主要原因之一。硅莫耐火磚的致密度、強度及耐磨性顯著于抗剝落高鋁磚及鎂鋁尖晶石磚。硅莫耐火磚在水泥回轉窯次燒成帶、過濾帶等部位使用效果好，可以說耐磨性好起了很重要的作用。

(2)荷重軟化溫度高，高溫性能好。

硅莫磚的荷重軟化溫度都在1 450 ℃以上，高1 650 ℃以上。不同的制品荷重軟化溫度有一定差異。水泥回轉窯內(nèi)襯的不同部位耐火磚面溫度不同，次燒成帶、前過渡帶溫度達1400 ℃左右，高于燒成帶耐火磚面溫度(因燒成帶有窯皮保護，耐火磚面溫度為900~1 000 ℃)。就這些磚的荷重軟化溫度指標也都超過經(jīng)常使用的抗剝落高鋁磚和磷酸鹽高鋁耐火磚(荷重軟化溫度為1 300~1 520 ℃)。

與燒成帶相比，過渡帶由于沒有窯皮保護，容易受到還原氣氛和熱負荷等的影響，其使用壽命一直是水泥回轉窯的瓶頸問題，因此一些水泥廠在過渡帶采用鎂鋁尖晶石制品。根據(jù)某廠5 000 t/d大型水泥回轉窯過渡帶用鎂鋁尖晶石磚研究得出：前過渡帶用鎂鋁尖晶石耐火磚基本無侵蝕，可是由于堿沉積在開口氣孔中，使結構致密化，造成同一塊耐火磚形成不同段帶，而使耐火磚熱面剝落和產(chǎn)生裂隙，造成內(nèi)襯損毀。而硅莫耐火磚由于本身結構致密，特別耐火磚面形成連續(xù)的SiO2致密層，阻止熔融物質(zhì)滲透，加之Al2O3、SiC、SiO2化學性質(zhì)穩(wěn)定，不與窯內(nèi)產(chǎn)生的SO2、O2、CO2等氣體發(fā)生劇烈反應，不與水泥物料產(chǎn)生化學反應，因此抗侵蝕能力較強。其次是硅莫磚的熱震穩(wěn)定性好。由于硅莫磚中含有一定量的SiC，眾所周知，SiC熱導率高，熱膨脹系數(shù)比較小，使制品的熱震穩(wěn)定性顯著提高，1100 ℃水冷試驗都在10次以上，高達46次，因此水泥回轉窯用硅莫磚不剝落、不斷裂，能顯著提高使用壽命。

(3)降低窯體溫度，隔熱性能好。

硅莫磚的熱導率〔2.3~2.5 W/(m˙K)〕較堿性制品〔2.69～2.74 W/(m˙K)〕低，因此硅莫磚的隔熱效果比較好。在大型回轉窯的次燒成帶、過渡帶、預熱帶、窯尾、三次風管、分解爐等部位用硅莫磚，與堿性磚相比，筒體表面溫度降低100 ℃以上。

硅莫磚在水泥回轉窯的應用

我國生產(chǎn)的硅莫磚，在自行設計的2000~10000 t/d大型水泥回轉窯上得到了廣泛應用。據(jù)了解，有的窯筒體除了長約20 m的燒成帶用直接結合鎂絡磚、前后窯口各0.8 m左右用澆注料外，全部采用硅莫磚。燒成帶的后部，所謂的次燒成帶，一般與燒成帶一樣，用直接結合鎂絡磚，但窯皮很難穩(wěn)定。由于鎂絡磚熱震穩(wěn)定性差，抗磨強度低，磚與窯皮結合部分易隨窯皮剝落，影響該段的使用壽命，而硅莫磚由于熱震穩(wěn)定性好，使用過程不斷裂，不剝落，抗侵蝕，使用壽命明顯延長。例如：浙江余姚舜江水泥公司2500 t/d水泥回轉窯21.55 m~24.955 m原用直接結合鎂鉻磚，使用壽命310天，改用硅莫磚(AZM1650)，使用壽命達410天;安徽淮北礦業(yè)集團2500 t/d水泥回轉窯次燒帶原用鎂鋁尖晶石磚，過渡帶原用抗剝落高鋁磚，在一年內(nèi)搶修換磚多達3次，短的在三個月就出現(xiàn)紅窯。而重新配置窯襯，次燒成帶改用硅莫磚1680，過渡帶為硅莫磚1650，窯的使用壽命長達15個月。寧夏勝金水泥公司的2 500t/d窯的過渡帶等部位使用硅莫磚已經(jīng)7個多月，沒有發(fā)現(xiàn)任何問題，仍在使用中。

硅莫磚在水泥回轉窯的應用

水泥回轉窯過渡帶的磚面溫度在1 400 ℃左右，預熱帶、冷卻帶等部位的溫度比過渡帶要低，就是燒成帶受窯皮保護，磚面的溫度也不高，硅莫磚的荷重軟化開始溫度在1 500 ℃以上，特別是制品結構致密，由硬度高的礦物、剛玉、碳化硅、莫來石組成，耐磨性特別好，是過渡帶的理想磚種。耐壓強度和荷度軟化溫度明顯高于抗剝落高鋁磚，其熱震穩(wěn)定性、抗腐蝕性、耐磨性好、熱導率不高，正是后過渡帶工藝特性所要求的，使用壽命是抗剝落磚的1.5~2倍。耐磨性好更適合冷卻帶，使用壽命可達兩年以上，是高鋁磚壽命的3～5倍?，F(xiàn)在已經(jīng)按回轉窯不同段帶的使用條件，應用不同牌號性能不同的硅莫磚。

此外，高鋁碳化硅磚在鋼鐵、有色金屬、化工等部門也廣泛應用。