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珪石レンガは最も一般的な珪石耐火物であり、高温強度と荷重軟化温度が高く、高温クリープ耐性と強酸性スラグ侵食耐性が優れているなどの優れた特性があり、高温、重荷重、腐食などの過酷な環境におけるコークス炉の使用要件を満たすことができます。
シリカ耐火レンガには、一般的にトリジマイト、クリストバライト、少量の残留石英の3つの結晶相があり、真密度は順番に増加します。一般的に、真密度、熱膨張係数、トリジマイト、残留石英含有量は、シリカレンガの特性を示す最も重要な性能指標です。焼成プロセス中に、優れた高温性能を持つ体積安定性のあるトリジマイトとクリストバライトへの石英の転化の程度が大きいほど、残留石英含有量が少なくなり、シリカ耐火レンガの真密度が小さくなり、高温体積安定性が向上し、使用中の再膨張が少なくなります。
耐火物に適したシリカは主に珪岩であり、組織構造によって結晶質シリカとセメント質シリカに分けられます。一般的に、結晶質シリカは純度が高く、原料密度が高く、石英結晶粒子が大きく、加熱時の変形速度が遅いのに対し、セメント質シリカは不純物が少量含まれていることが多く、純度が比較的低いです。また、セメント質シリカ中の石英粒子は結晶化が小さく、セメント質の含有量が多く、加熱時の変形が速いです。したがって、シリカ原料の特性に応じて合理的な製造プロセスを策定し、さまざまな用途に適したシリカ耐火レンガを製造する必要があります。
珪石レンガの製造工程では、一定量の鉱化剤が頻繁に投入されます。その主な機能は、鉱化剤とSiO2またはその他の不純物を使用して低融点の高温液相を形成し、焼成プロセス中に石英がトリジマイトとクリストバライトに転化することを促進することです。同時に、焼成プロセス中の相変化によって引き起こされる体積の急速な膨張を緩衝し、製品の緩みや割れを引き起こします。
広く使用されている鉱化剤は、石灰と鉄スケールです。石灰は通常、石灰乳の形で添加され、成形後のレンガの強度を高めるだけでなく、焼成の低温段階でSiO2と反応してレンガの強度を高めることができます。 1100度以降に生成された擬似珪灰石は、他の鉱化剤と液相を形成し、石英を三重岩に変換することができます。 鉄スケールは、鉱化剤として石灰と一緒に添加されることが多く、液相の温度と粘度を大幅に下げ、製品の亀裂を減らすことができます。 バッチ内で鉄スケールを均一に分散させて良好な鉱化効果を達成するには、粒子サイズが0.088mm以下の質量分率が80％を超える必要があります。 石灰と鉄スケールに加えて、蛍石と長石の複合体、MnO2、C3Sも三重岩の形成を促進する上でプラスの効果があることが示されています。
シリカレンガにSiCを添加すると、トリジマイトの生成が促進され、シリカ耐火レンガの熱膨張率とクリープ率が低下し、シリカ耐火レンガの熱伝導率と高温曲げ強度が向上します。Si3N4を添加すると、シリカ耐火レンガの熱衝撃安定性が向上し、添加量が5％の場合、トリジマイト含有量が高くなり、微細構造が緻密になります。TiO2などの金属およびその酸化物を添加物としてシリカ質耐火材料に添加すると、材料の見かけの多孔度が低下し、嵩密度が増加し、残留石英含有量が減少し、トリジマイト含有量が増加し、材料の強度と耐火特性が最適化されます。
