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酸性耐火材料:通常指SiO2等酸性氧化物含量高的耐火材料。如硅質(zhì)、半硅質(zhì)、熔融石英及再結(jié)合熔融石英耐火材料等。各國(guó)規(guī)定的二氧化硅含量不同。下限通常在65%~80%之間。它以硅酸或者硅酸鋁為主要組成,是在高溫和堿作用下容易生成鹽的耐火材料。中國(guó)在公元前1700年的青銅器時(shí)代中期已開始使用耐火材料,當(dāng)時(shí)采用天然耐火原料(如泡砂石和粘土),經(jīng)過簡(jiǎn)單加工夯打筑爐。1975年中國(guó)考古學(xué)家在鄭州西北郊古滎陽城外發(fā)現(xiàn)一處公元前200年的漢代冶鐵遺址。對(duì)其煉鐵爐的初步研究表明,爐身采用砂質(zhì)粘土,爐腹、爐缸和爐底采用含碳耐火粘土。
焦炭在高爐中不熔化,只是到風(fēng)口前才燃燒氣化,少部分焦炭在還原氧化物時(shí)氣化成CO。而礦石在部分還原并升溫到1000~1100℃時(shí)就開始軟化;到1350~1400℃時(shí)完全熔化;超過1400℃就滴落。焦炭和礦石在下降過程中,一直保持交替分層的結(jié)構(gòu)。由于高爐中的逆流熱交換,形成了溫度分布不同的幾個(gè)區(qū)域,①區(qū)是礦石與焦炭分層的干區(qū),稱塊狀帶,沒有液體;②區(qū)為由軟熔層和焦炭夾層組成的軟熔帶,礦石開始軟化到完全熔化;③區(qū)是液態(tài)渣、鐵的滴落帶,帶內(nèi)只有焦炭仍是固體;④風(fēng)口前有一個(gè)袋形的焦炭回旋區(qū),在這里,焦炭強(qiáng)烈地回旋和燃燒,是爐內(nèi)熱量和氣體還原劑的主要產(chǎn)。
(2)燒結(jié)剛玉和電熔剛玉
人工生產(chǎn)剛玉是采用工業(yè)氧化鋁或高鋁礬土為主要原料,在電弧爐中熔融制得。除此之外,還可用燒結(jié)法制得剛玉板狀氧化鋁。此法仍是以工業(yè)氧化為主要原料,經(jīng)煅燒、細(xì)磨、成球和燒成制得。此種方法生產(chǎn)技術(shù)難度大,但產(chǎn)品的強(qiáng)度高, 抗侵蝕能力強(qiáng),熱震穩(wěn)定性好。所謂“亞白剛玉”實(shí)際上是高鋁礬土基的致密電熔剛玉,Al2O3含量大于98%,顯氣孔率小于4%;是在還原氣氛和控制條件下電熔由高鋁礬土制成的。剛玉結(jié)晶為粒狀,一般為1?15mm;主要雜質(zhì)為金紅石、鈦酸鋁及其固溶體。