鳞石英矛头双晶（熔点1670℃）
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鳞石英双晶(N1 ×100)
石英粒状晶体的断口形貌
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为什么在硅砖的生产过程中，β-石英 转化成鳞石英的量越多越好？
然界中，各种硅石所含的石英一般均为 β-石英， 至于鳞石英、方石英则很少。 ①方石英的熔点1723℃、鳞石英是1670℃、而石
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二、特点
①对酸性炉渣抵抗力强，但受碱性渣强烈侵 蚀，对CaO、FeO、Fe 2O3等氧化物有良好 的抵抗性；
②荷重变形温度高，波动在1640~1680℃间， 接近鳞石英，方石英的熔点(1670℃、 1713℃)；
③热震稳定性低，其次是耐火度不高，这限 制了广泛应用。
14.05.2020 CaO-Al2O3-SiO2材：料科11学7与0工程学院
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②液相的结晶能力（液相是否易被SiO2所饱和） 含Li2O、Na2O、FeO、MnO等氧化物的液相易被
SiO2 饱和，具有高的结晶能力，是强矿化剂。
③液相黏度和润湿能力（溶解速度） 黏度： 扩散速度和液相的粘度有关，以碱金属氧化物作
1470~171 3
＜1713
六方 斜方 等轴
蜂窝状结 构
2.228
2.33~2.34（天然） 2.31~2.32（人工）
2.229
非晶质材料科学与工程学院
2.203
1730
8
2.0
方 石英
鳞石英
石.0
0.5
0.0 0
200 400 600 800 1000
温度/oC
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④液相的结构： 若液相的原子比O：Si约为2.1~2.5时含有大量的
二氧化硅四面体的阴离子络合物，其近程次序和“α鳞石英的晶格结构相近，则将从液相中强烈析出鳞石 英。
∴矿化作用以碱金属最强， FeO、MnO次之， CaO、MnO较差。
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互变性转变 β-石英→α-石英 γ-鳞石英→β-鳞石英 β-鳞石英→α-鳞石英 β-方石英→α-方石英 α-石英→α-鳞石英 α-石英→α-方石英 α-鳞石英→α-方石英
α-方石英→熔体 熔融石英→α-方石英
体积变化，% +0.82 +0.28 +0.2 +2.8 +12.7 +17.4 +4.7
+0.1
结晶习性 柱状
常温下真比重
2.651 2.533
熔点， ℃
1600
γ-鳞石英 常温~117 斜方 β-鳞石英 117~163 六方
矛头状双 晶
2.27~2.35（天然） 2.262~2.285（人工
）
2.24
1670
α-鳞石英 β-方石英 α-方石英 14石.05英.20玻20 璃
870~1470
180~270
第四章 硅质耐火材料
Refractories of SiO2 System
本章重点：
◆ SiO2变体及晶型转变 ◆ 鳞石英的熔点及结晶特性 ◆ 矿化剂的选择原则及其种类 ◆ 硅砖的生产工艺及其性能
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简介 :
一、定义
以SiO2为主要成分（93-98%）的耐 火制品,包括硅砖、特种硅砖、石英玻璃 及其制品。
3、矿化剂的选择原则
①与SiO2作用,并在不太高的温度下形成液相, 且对制品的耐火度降低不大;
②能够形成足够的液相,液相应具有低的黏度及 大的润湿石英的能力,且数量随温度的改变不 大;
③在制砖过程中,矿化剂分布应均匀,不具水溶性; ④经济、溶液制备容易、便于生产控制。
转变温度，℃ 573 117 163
180~270 870
1200~1350 1470
1713
转变方式
位 移 型 转 变
重 建 型 转 变
-0.4
~1200
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SiO2变体的性质
变体名称 稳定温度， 晶系 ℃
β-石英 ＜573 三方
α-石英 573~870 六方
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二、矿化剂
1、作用
是加速石英在烧成时转变为低密度的变体(鳞石英 和方石英)而不显著降低其耐火度。它还能防止砖坯 烧成时因发生急剧膨胀而产生的松散和开裂。
注：制品松散、开裂的原因：在矿化剂很少或 几乎没有时，α-石英转变α-方石英（干转化）。在 干转化时，由于砖体的不均匀的体积膨胀很大，而 又无液相缓冲应力。因而引起制品结构松散和开裂， 不可能制得良好性能的制品。
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2、影响矿化剂作用的因素
取决于所加矿化剂与砖坯中硅氧在高温时所形成熔 液的数量和性质，即液相开始形成的温度，液相的数 量、粘度、润湿能力和结构等。
①共熔温度：愈低，愈有利于烧成中形成的方石英通过
液相向鳞石英转变，矿化剂作用愈强，磷 石英愈多，晶粒愈大。 如；
英是1600℃，但石英具有较高的体积稳定性； ②硅砖中鳞石英具有特殊的结构，矛头状双晶相互
交错的网络状结构，形成结晶网络，能获得坚强 的骨架；因而使砖具有较高的荷重软化点及机械 强度；
③不易熔于液相，这就使制品不因液相的出现而发 生变形，只有温度达到鳞石英的熔点，破坏了网 络结构，制品才被压溃。
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磷石英具有较高的体积稳定性！！
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纯SiO2变体的△G-T图
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10
方石英
鳞石英
5
石英
0
Go/KJ
-5
-10
-15
-20
-25
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Temp./K
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应用于： —焦炉、热风炉、玻璃熔窑、隧道窑的拱顶、 各种窑炉的架子砖等。
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§3.1 硅砖生产的物理化学原理
一、SiO2的同质多晶转变
SiO2的晶型转变
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SiO2不同变体间转变时的体积变化
矿化剂时，所得液相的粘度最小，鳞石英化程度 也最高。二价氧化物次之。 注：当用复合氧化物为矿化剂时，在SiO2含量相同， 则所得液相的粘度比只用其中一种氧化物的小， 因而能增强矿化作用。
润湿能力：与所加氧化物的阳离子半径及电荷有关。
阳离子的电荷大，半径小的氧化物润湿能力 强，因此矿化能力也强。
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