石英制品
鳞石英(2)
2018-10-16 10:16
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2、从液相析出鳞石英的过程
鳞石英是亚稳方石英溶解在液相中析品的产物。液相的组成和性质决定着离解后形成的硅氧阴离子团的复杂程度，基团中0/Si比值增大，阴离子团变小。
a一鳞石英晶格为硅氧四面体构成的六方层状构造。若液相能够促进鳞石英晶格的建立，其中就应含有足够数量的层状阴离子团，此时氧硅比等于2.5比较适宜。液相组成复杂，氧硅比愈高，溶解亚稳方石英的能力愈强，相应的液相粘度愈低，有利于鳞石英晶格的形成。而鳞石英的析出则要求液相中氧硅比最好能接近于2，但液相有如此高的Si02含量，鳞石英析出的难度就大，这是生产工艺过程中互为制约的控制条件。
经验总结表明，当硅酸盐液相中SiO2的摩尔分数在80%～90%时，鳞石英生成量最多；超过90%，鳞石英生成量就急剧下降，以氧硅比来衡量，当比值为2.16～2.23时，鳞石英生成量可达95%～98%；而当氧硅比增大，且含有过多的阳离子时，鳞石英的析出能力亦将下降。
另外，鳞石英化亦可通过固相反应完成，即以阳离子扩散方式完成相变过程。这时，液相对固相表面的润湿，主要表现在促使阳离子扩散进而促使其转化。因此，当在石英中加入CaO和Li2O时，在低于共熔点不存在液相的情况下，亦能观察到鳞石英的生成。关于鳞石英形成机理的论述颇多，观点尚不能完全统，不过，有一点是确定的，即纯Si02相不可能转化成鳞石英。
值得一提的是，由石英转变为亚稳方石英以及由亚稳方石英转化为a一鳞石英的总体积效应(+16.3%)对在显微结构研究中，解释裂纹的萌生和扩展有重要意义。
鳞石英结构硅砖
用细分散的二氧化硅，尤其是用从生产金属硅和硅合金的冶炼炉废气中回收的二氧化硅粉尘，可以制造出所有的二氧化硅都以鳞石英形式存在的耐火砖。这种粉尘具有胶体性质，非常细分散，其比表面为15～20m2/g。粉尘先用水润湿、然后加入石灰。石灰用量为混合料重量的1～5%，石灰可为生石灰、消石灰、石灰乳等，其中以消石灰为最好。石灰的加入，除了对形成鳞石英起促进作用外，同时使物料具有弱碱性(pH8～9)，这种弱碱性对使物料具有适当的可塑性是非常有利的。
配料充分混匀以后，再加入铵盐细粉，其加入量与石灰用量大致相同或多一些。所用铵盐必须能使钙沉淀为基本上不溶解的盐。符合要求的铵盐有碳酸铵，碳酸氢铵，草酸铵，磷酸铵等。
料制备好以后，压制成砖，然后烧成。看来不溶解的钙盐沉淀对方石英转化为鳞石英具有很好的催化作用。烧成制度最好是这样，先加热到800～900℃之间，在此温度下煅烧一定时间，然后升高到1300～1500℃，再继续煅烧。如果制造多孔耐火材料，则可往配料中加入成孔物质，如锯末，膨胀聚苯乙烯等。
二氧化硅粉料与水的配比为7～20：10(重量比)。根据需要，成孔物质的加入量，如锯末或其他类似材料，与水的比例为3～8：10(重量比)。应当着重指出，这种硅砖的总烧成时问为50小时，远比用普通原料制造硅砖(长达200～250小时)的烧成时间大大缩短。这意味着这种硅砖的生产费用较低，并可提高窑炉的生产能力。
当配料中加有锯末或其他有机材料并以这样短的烧成周期烧成时，应当强调温度在500℃左右时必须缓慢升温。为了保证含碳物质完全排除，又不致因含碳物质氧化造成砖内过热和废气排出太快引起开裂，最好在500℃下保温10小时左右。
