硅石的性质评价

硅石的性质评价

外观性质主要是硅石的外形、断面、颜色、光泽、夹杂物等。通过外观，可以初步判定硅石是结晶硅石还是胶结硅石，是否是脉石英等。
结晶硅石外观一般呈乳白色、灰白色、淡黄色以及红褐色。有鲜明的光泽，断面平滑连续，并带有锐利棱角，硬度、强度都很大。脉石英呈致密块状，纯白色，半透明，发油脂光泽，断面呈贝壳状，石英结晶颗粒多在2mm以上，肉眼可辨。
胶结硅石外观有白色、灰白色、黄灰色、黑色、红色等，断面致密，呈贝壳状，没有明显的粒状组织结构，断面的锐棱不明显，几乎没有光泽。
优良的硅石应该呈致密块状，有时有贝壳状或鳞状断面，没有明显的层状结构，在层与层之间没有夹杂物，并且不带石灰石外壳。其颜色取决于杂质，通常铁质化合物使硅石呈红褐色，有机物杂质则使硅石带灰色、黑色等。 研究硅石的微观组织结构对评价硅石的质量很重要。用它可以正确判定硅石的结晶类型、石英颗粒的大小与分布、杂质及分布状况。我国主要产地硅石的显微结构特征如表1-5所列。
表1-5硅石的显微结构特征 产地 分类 显微结构特征 山西五台 胶结硅石 细晶结构为主，晶粒大小以0.005～0.01mm为主，结晶小，孔隙多，杂质量较多 辽宁石门 结晶硅石 以镶嵌结构为主，晶粒大小一般为0.2～0.6mm，最大为0.3mm，晶粒大小比较均匀，杂质较少 山东王村 结晶硅石 以齿状结构为主，晶粒大小在1mm左右，晶粒大小不均匀，杂质也较多 河南铁门 结晶硅石 以镶嵌结构和齿状结构为主，晶粒为0.15～0.25mm，杂质较少 江苏江阴 结晶硅石 以镶嵌结构为主，晶粒大小为0.1～0.2mm，有少量杂质 湖南湘乡 结晶硅石 以镶嵌结构为主，晶粒大小为0.8～1.0mm，最大为1～1.5的粗晶 内蒙包头 结晶硅石 以粒状镶嵌结构为主，晶粒大小为0.2～0.5mm，另一种为0.4～0.7mm，晶粒大小不均匀 重庆 结晶硅石 全晶质粒状结构，晶粒大小以0.1～0.5mm为主。大小颗粒不均。大结晶之间接触平滑，膨胀大，杂质较多 根据硅石的显微特征在一定程度上可以判断硅石的加热性质与转变情况，为制砖提供工艺依据。胶结硅石的活性较大，其转变速度比结晶硅石快；胶结物愈多，其转变速度愈快。石英颗粒的粗细及变形程度也影响转变速度，一般结晶颗粒粗大的较细小的慢。对于结晶硅石，如果石英结晶比较小，粒度大小不一，并以锯齿状结构交错紧密结合，则煅烧时容易转变，膨胀也不大，并且不易松散；如果硅石的石英结晶较大且直径大小接近并呈圆形，则烧成膨胀大，转变慢，易松散，烧成容易产生裂纹，硅砖的气孔率高，强度低。 硅石中SiO2是主成分，Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2等均为杂质。硅石的化学成分愈纯，SiO2含量愈高，其耐火度也愈高。一般要求：SiO2≥96%，Na2O+K2O≤0.2%～0.4%。
Al2O3的存在除增加硅石在高温下形成液体的趋势外，还会延缓硅石的分解。Al2O3含量多时还会显著降低砖体的荷重软化点，Al2O3为2%，荷重软化点降低125°C；Al2O3为6%时，则降低275°C。因此，一般控制Al2O3<1.3%，生产优质硅砖时则需要<0.5%。Na2O、K2O是很强的熔剂，一方面它是显著降低硅石的耐火度，另一方面它们又能促进石英的转变，对Na2O+K2O的要求是一般不超过0.2%～0.4%。Fe2O3、CaO、MgO等杂质对硅石质量的影响不像K2O、Na2O、Al2O3那样大，如果它们呈分散状态存在，可视为有益组分。TiO2不影响石英的转化，但研究表明添加金红石（TiO2）的降低硅砖的气孔率，提高体积密度，促进烧结，从而提高硅砖导热率，并改善热震稳定性，此点对焦炉用硅砖尤为有用。实践证明，加入1.5%的金红石效果较好。如果单用化学成分和耐火度来决定硅石质量的优劣，那是不够的，还必须考虑其组织结构、煅烧性质等因素。有些硅石原料，如脉石英，化学成分很纯，耐火度很高，但不是制造硅砖的理想原料，因为它结晶颗粒大，膨胀性高，石英难于转化，而且烧成时易开裂。
中国主要产地的硅石化学成分与耐火度如表1-6所列。
表1-6硅石的化学成分及耐火度 产地 硅石类型 化学成分/% 耐火度
/°C 　　　　　　　　　　SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO LiI 　　　　　　辽宁石门 结晶硅石 98.62 0.35 0.58 0.09 微 0.22 1730～1750 河南铁门 结晶硅石 98.47 0.42 0.63 0.18 0.13 0.17 1750～1770 山东王村 结晶硅石 97.07 0.51 0.82 0.07 0.37 0.39 1750 山西五台 胶结硅石 95.72 1.61 1.80 微 0.29 0.16 1690～1710 江苏江阴 结晶硅石 97.88 0.31 0.46 微 0.31 0.10 1730～1750 浙江杭州 结晶硅石 98.04 0.67 0.65 微 0.21 0.04 1730～1750 安徽合肥 结晶硅石 98.62 0.56 0.31 0.08 0.20 0.10 - 湖南湘乡 结晶硅石 98.42 0.34 0.96 0.28 微 0.08 1730 重庆 结晶硅石 98.84 0.40 0.47 0.04 0.07 - 1730～1750 广西柳城 结晶硅石 99.14 0.40 0.05 0.10 - - 1750 吉林江密峰 脉石英 98.48 0.06 0.38 0.07 0.05 1.00 1770 内蒙包头 结晶硅石 97.75 1.60 微 0.15 0.13 0.39 1730～1750 硅石的致密程度、转变速度与制砖工艺密切相关。不致密的硅石不能用于制造重要用途的硅砖，但可以细磨成粉后与致密硅石配合使用，而多孔的硅石则不能用于制造硅砖。胶结硅石的转变速度较快，结晶硅石的转变速度一般较慢或极慢。用于硅砖配料时，快速转变的硅石烧成温度应降低，矿化剂的加入量也应适当减少；对于较难转变的硅石，应采用细颗粒配料并加入适量的矿化剂。中国主要产地硅石的致密程度和转变速度列于表1-7中。
在评价硅石原料的质量时，应根据硅砖的品种及应用领域，对上述性质进行综合分析，确定出合理的配比及生产工艺条件。
表1-7硅石的致密程度与转变速度 产地 生料 1450°C烧后保温1小时 晶粒大小/mm 　　　　　　　　吸水率/% 气孔率/% 真比重 吸水率/% 气孔率/% 真比重 　　　　辽宁石门 0.16 0.42 2.64 1.68 4.19 2.57 0.2～0.6 山东王村 2.36 5.82 2.66 6.68 14.4 2.56 1.0 江苏江阴 0.22 0.57 2.65 1.48 3.74 2.68 0.1～0.2 湖南湘乡 0.65 1.69 2.64 8.58 17.4 2.56 0.8～1.0 河南铁门 0.46 1.20 2.66 2.78 6.70 2.59 0.15～0.25 浙江杭州 0.50 1.32 2.66 3.82 8.92 2.61 0.5～0.6 重庆 1.48 3.70 2.65 5.06 11.6 2.57 0.1～0.5 安徽合肥 0.27 0.72 2.65 2.51 6.20 2.60 0.2～0.5 山西五台 1.07 2.74 2.67 2.63 6.03 2.40 0.005～0.01

硅砖是指SiO2含量在93%以上的制品。硅砖是以SiO2含量不小于96%的硅石为原料，加入矿化剂和结合剂，经混炼、成型、干燥、烧成等工序制得。硅石原料中的SiO2含量越高，制品的耐火度越高。硅砖品种较多，根据用途分为：焦炉用硅砖、热风炉用硅砖、电炉用硅砖、玻璃窑用硅砖等。根据转型分为：标砖、普砖、异型砖及特型砖等。 荣盛耐材提供