鋯英石質(zhì)耐火材料是以天然鋯英石砂(ZrSiO4)為原料制得的耐火材料。它屬于酸性耐火材料,其抗渣性強(qiáng),熱膨脹率較小,導(dǎo)熱率隨溫度升高而降低,荷重軟化點高,耐磨強(qiáng)度大,熱震穩(wěn)定性好,已成為各種工業(yè)領(lǐng)域中的重要材料。近年來,隨著冶金工業(yè)中連鑄和真空脫氣技術(shù)的發(fā)展,此種耐火制品應(yīng)用愈來愈廣泛。
鋯英石質(zhì)耐火材料有以單一鋯英石燒結(jié)制成的鋯英石磚,還有以鋯英石為主要原料加入適當(dāng)?shù)臒Y(jié)劑(最常見的是耐火粘土)制成的鋯質(zhì)磚。為了改善鋯英石磚的性能,還有加入其它成分(如高鋁礬土、電熔剛玉或氧化鉻等)的特殊鋯英石磚。
鋯英石的理論組成為ZrO2 67.2%,SiO2 32.8%。經(jīng)常含有0.5~3.0%HfO、0~2%TiO2和微量稀上氧化物,因而帶有微量的放射性。它主要是由酸性火成巖風(fēng)化后,其母巖中的鋯英石隨著獨居石、鈦鐵石、金紅石及石榴石等沖積至河床或海岸形成的沉積礦床。鋯英石的導(dǎo)熱率較低,在100℃時為0.016,400℃時為0.12,1000℃時為0.01卡/秒厘米℃,熱膨脹系數(shù)與其街景相比(莫來石5.4X10-6 Cr2O3 12X10-6)較低,在1100℃時為4.6X10-6 。
鋯英石是化學(xué)惰性的,難于酸發(fā)生作用,一些熔融金屬也不與其發(fā)生作用,而玻璃和爐渣在較小程度上與之發(fā)生反應(yīng),熔融的堿的氟化物,氫氧化物、碳酸鹽和亞硫酸鹽能將鋯英石分解。除HF外,堿和酸的溶液在加熱時不與鋯英石作用。
鋯英石是ZrO2—SiO2二元系中唯一的化合物。它在1687℃異成分熔化,純ZrSiO4耐火度在2000℃以上,隨雜質(zhì)含量增加,耐火度亦相應(yīng)降低。鋯英石在高溫下加熱發(fā)生分解。由于鋯英石的純度、研究方法和實驗條件的不同,許多研究所得到的的分解溫度既不相同,其范圍為1540~2000℃,高純度鋯英石約自1540℃開始緩慢分解,1700℃開始迅速分解,并隨溫度升高分解量增大,于1870℃分解達(dá)95%,分解產(chǎn)物是單斜型ZrO2和非晶質(zhì)SiO2。