保溫時(shí)間對(duì)焦?fàn)t硅磚的物相組成的影響

　　不同保溫時(shí)間熱處理后的焦?fàn)t硅磚中主要物相為方石英，另外還有微量的鱗石英，且其含量隨著保溫時(shí)間的增加基本保持穩(wěn)定。方石英的含量隨保溫時(shí)間的增加而增加，且保溫時(shí)間為0h時(shí)方石英含量已達(dá)到33%，對(duì)比未進(jìn)行熱處理的原磚方石英晶體的析出量達(dá)到26%。

　　熔融石英在高溫下析晶主要是因?yàn)槿廴谑⒎肿邮街醒鹾康陀谄胀⊿iO2中的氧含量，其分子式為SiO2-x，與方石英的分子式SiO2不盡相同。原因可以從金屬氧化物加熱時(shí)，會(huì)從高價(jià)向低價(jià)轉(zhuǎn)化和熔體的結(jié)構(gòu)變化方面來(lái)解釋。在高溫氧化氣氛下，氧原子通過(guò)熱擴(kuò)散滲入熔融石英的表面，彌補(bǔ)了原來(lái)熔融石英中陰離子空缺的位置，所以原先的局部表面層就形成和SiO2分子式相同的微晶結(jié)構(gòu)，這個(gè)時(shí)候依然是屬于無(wú)序的狀態(tài)，微晶結(jié)構(gòu)更進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻姆绞?，熔融石英在高溫氧化氣氛下，容易轉(zhuǎn)化為方石英，在還原氣氛下則反之。有人在空氣中加熱開(kāi)口和閉口的石英玻璃管至1300℃，并保溫1~15h，在開(kāi)口管的外表面和內(nèi)表面都發(fā)生了析晶，閉口管的內(nèi)表面并無(wú)析晶，還發(fā)現(xiàn)熔融石英轉(zhuǎn)變?yōu)榉绞r(shí)，因氧化導(dǎo)致的重量增加約為0.1%。采取必要的措施使得熔融石英氧含量達(dá)不到分子式SiO2的數(shù)值，發(fā)生析晶就會(huì)很困難。

　　結(jié)晶和熔化時(shí)相反的過(guò)程，正常情況下，將熔體冷卻到熔化溫度就會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶。結(jié)晶的兩個(gè)過(guò)程起主要作用，及晶核成形及結(jié)晶速度。而晶核的形成在較低溫度時(shí)減慢，需要較長(zhǎng)的醞釀期。較高溫度下，粘度減小，成核速率會(huì)加快，所以溫度是影響析晶的一個(gè)很重要因素。而如有外界雜質(zhì)的加入，會(huì)使得玻璃相過(guò)早形成液相，降低玻璃態(tài)粘度，也會(huì)減小從玻璃相越過(guò)界面轉(zhuǎn)入晶相所需要活化能，所以嚴(yán)格控制外界雜質(zhì)的進(jìn)入可以一定程度上避免析晶。本文中，主要探究的是保溫時(shí)間對(duì)熔融石英的結(jié)晶化影響，在其他條件一定的情況下，結(jié)果表明熔融石英的析晶程度隨著時(shí)間的增加而增加。那么在焦?fàn)t的服役過(guò)程中，熔融石英會(huì)在長(zhǎng)期的受熱過(guò)程中緩慢析出方石英，同時(shí)其微結(jié)構(gòu)也在不斷的被破壞，就會(huì)導(dǎo)致焦?fàn)t硅磚的損壞甚至是崩塌。

　　除了方石英外，熱處理后的硅磚中還發(fā)現(xiàn)了微量的鱗石英，主要是因?yàn)樵u中雜質(zhì)成分的存在，它們充當(dāng)了礦化劑的作用，促使了少量的鱗石英的生成，但隨著保溫時(shí)間的增加，其含量沒(méi)有明顯的變化。另外，鱗石英由高溫鱗石英相向低溫鱗石英相對(duì)于焦?fàn)t硅磚微結(jié)構(gòu)的影響很小，主要是因?yàn)槠淅碚撜婷芏仁窒嘟?，六方的高溫鱗石英相理論真密度為2.24g/cm3，單斜的低溫鱗石英理論真密度為2.32g/cm3。