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耐火砖厂家讲解硅莫砖的物理化学性能

文章出处:未知 人气: 发表时间:2020-08-07 16:07
耐火砖厂家讲解硅莫砖的物理化学性能
硅莫砖中的“硅”指碳化硅,“莫”指莫来石,其实,硅莫砖是以高铝矾土、碳化硅为主要原料,通过烧结制出的耐火制品。本质上,硅莫砖只是一种高铝碳化硅质耐火材料。其中,一些产品可能掺有莫来石、“三石”、刚玉等耐火原料。碳化硅在超高温、强还原条件下,由碳和二氧化硅发生反应合成。合成的特点是碳粒不动,SiO2和中间物质(SiO、Si)先变成气相再和碳接触并发生反应。下图显示了Si-C、SiO2-C系统的相图。
 硅莫砖
由上图可知,隔绝氧的条件下,SiC为Si-C系统中唯一的二元化合物。在1410℃附近,金属Si熔化。随温度增高,少量碳化硅可被高Si液相熔解。2610℃开始出现高Si气相。2760℃,碳化硅不一致分解为气相和固体碳。
上图中,A点是气相CO与固相SiC、固相C、固相SiO2及气态SiO共存的条件。I区是SiO2和C的共存区;Ⅱ区是SiO和C的共存区;Ⅱ区是SiC和C的共存区;IV区是Si和C的共存区。当pco压力为101325Pa(1atm)时,t1相当于2760℃,即图中SiC的不一致熔融温度。
研究硅-碳-氧三元系统的平衡,对SiC的生产和使用都有重要的意义。制造碳化硅时,合成反应SiO2+3C-SiC+2CO取决于Si-C-O系统多相反应的热力学和动力学条件。使用碳化硅时,能否通过反应SiC+2O2-SiO2+CO2形成良好的SiO2膜,防止碳化硅活化氧化,取决于SiC、SiO和SiO2的共存条件。
(1)当气氛中O2分压高时,碳化硅发生钝化氧化:SiC+1.5O2=SiO2+CO8
(2)当气氛中O2分压低时,碳化硅发生活化氧化:SiC,+O2g=SiO,+COg
反应(1)中,SiC的氧化方式称为钝化氧化。因为Si氧化后形成SiO2,在SiC的表面形成SiO2保护膜。随氧化的进行,SiO2保护膜越来越厚,SiC的氧化速率逐渐减慢。反应(2)中,SiC的氧化方式称为活化氧化。因为Si氧化后形成气态SiO,SiO在SiC的表面逸散,进入窑气,对降低SiC的氧化速率没有作用。随氧化的进行,SiC越来越少。碳化硅钝化氧化和活化氧化的条件如下图所示。
 硅莫砖
由上图可知,当氧分压较低时,SiC发生活化氧化,生成SiO气体;当氧分压较高时,SiC发生钝化氧化,生成SiO2固体。一般情况下,水泥回转窑过渡带的温度约1300℃,或1573K,一等于6.4×10-4,窑气氛中lgpo,/p。=-2》-8。所以,硅莫砖的表面只可能发生钝化氧化。如果氧化膜的密封效果很好,硅莫砖的内部有可能发生活化氧化。
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