硅砖车间设计(design of silica brick plant)

以二氧化硅为主要化学成分的天然硅石为原料，加入适量的矿化剂和结合剂，加工烧成硅质制品的车间设计。

硅砖是SiO₂含量在93％以上的酸性耐火材料，具有荷重软化点高、高温下体积膨胀小，耐酸性渣侵蚀的特点，主要用在焦炉、玻璃熔窑和有色金属冶炼工业中。

设计内容主要包括产品与规模、工艺流程、主要设备选择、车间组成和主要技术指标。

产品与规模 根据用途分为焦炉硅砖、玻璃熔窑硅砖及一般硅砖。还有优质的高密度，高导热性硅砖。有关熔融石英制品(SiO₂含量99％以上)见电熔耐火材料车间设计。

车间规模根据用户需求和窑炉的生产能力确定。一般隧道窑年生产能力为2～3万t／条，倒焰窑为3400～4400t／座，梭式窑为3000～10000t／座。

工艺流程 一般设有原料加工、矿化剂制备、配料、混练、成型、干燥和烧成工序。硅砖生产工艺流程见图。

硅砖生产工艺流程示意图

(1)原料加工。制砖用的原料，如硅石、干燥废坯和废砖等，均需进行破碎、粉碎和细磨。对混有泥土及夹杂物的硅石。破碎前要进行洗涤。如杂质比较集中又难于冲洗于净时，可采取先破碎后洗涤的流程。

(2)矿化剂制备。常采用石灰(CaO)和氧化铁(FeO)粉或轧钢铁皮为矿化剂，以促进硅砖烧成过程中二氧化硅的晶型转化，并可提高砖坯和制品的强度。石灰通常以石灰乳的形式加入泥料中，其密度为1．2～1．3g／cm³。轧钢铁皮(FeO+Fe₂O₃≥90％)需磨成细粉，细度要求全部小于0.5mm，其中小于0.088mm者不少于90％，并均匀地加入泥料内，防止铁质集中造成砖表面质量缺陷。

(3)配料。硅砖泥料的颗粒组成对砖坯的密度、烧结性能和石英转化方向，对制品的密度、强度及成品率等均起重要的作用。故多采用重量配料且防尘较好的自动配料装置。对于单排布置的配料槽，可采用配料车进行配料。这种配料方式灵活，适用于多品种多台混合设备。

(4)混练。混练目的是要使各种颗粒料、矿化剂和废砖粉及水分均匀混合，增强塑性，以提高泥料的成型性能和制品的质量。应注意操作方法、矿化剂加入方式和混练时间。

(5)成型。硅砖特别是焦炉硅砖形状复杂，玻璃熔窑砖砖形尺寸大，需选用不同类型的成型设备。为了使砖坯体积密度均一，最好采用双面加压方式。

(6)干燥。一般采用隧道干燥器，对于尺寸大的和形状特异的以及水分大的砖坯，可选用室式干燥器。并应有相应的干燥制度。

(7)烧成。硅砖在烧成过程中发生矿相变化，伴有较大的体积变化；同时，砖坯在烧成温度下形成的熔液量较少，故烧成较其他制品困难，要严格控制烧成制度。通常采用弱还原焰烧成，需有足够的保温时间，高温(600～800℃)时可以快冷，低温时因有方石英和鳞石英的快速晶型转变产生体积收缩，故应缓慢冷却。

高密度高导热性硅砖和优质硅砖的生产主要是在工艺上采取必要的措施，如采用洁净的硅石原料、调整颗粒组成、选用适宜的矿化剂、高压成型、加入金属氧化物和严格控制烧成温度等。

主要设备选型 包括原料加工、混练、成型、干燥和烧成设备。

(1)原料加工设备。常用粉碎设备有干碾机、短头圆锥破碎机、双辊破碎机或圆锥与双辊破碎机组成的联合机组。干碾机构造简单，破碎比容易调节，但机体笨重、生产效率低。圆锥破碎机动力消耗低、工作平稳耐用，但维修及操作比较复杂。双辊破碎机结构简单、维修方便，但产量低、破碎比小、辊筒磨损比较快。硅石洗涤可选用洗石机，或在筛分设备上，或在运输车辆上，或在料斗中进行冲洗。

(2)混练设备。常用强制拌混机和湿式轮碾机。强制拌混机重量轻、操作方便、效率高，但加工过的泥料较松散。湿式轮碾机为间歇操作，砖料在轮碾机内受到碾揉和挤压作用，可获得致密和具有粘结能力的泥料，但设备较重。

(3)成型设备。硅砖的成型压力一般为30～60MPa，优质硅砖成型压力不能低于100～150MPa。通常选用公称压力不低于2600kN摩擦压砖机，4000kN摩擦压砖机或8000kN、12000kN液压压砖机。对于异型、特异型和大型玻璃熔窑用硅砖，可采用振动成型机或振动锤成型，这两种设备结构简单、效率高、操作方便，且易于维修。

(4)干燥设备。见粘土砖及高铝砖车间设计。

(5)烧成设备。多采用隧道窑、倒焰窑和梭式窑等。烧成温度一般为1370～1400℃。对某些特异型及大型硅砖，可选用间歇操作的倒焰窑或梭式窑。隧道窑为连续操作、生产能力大、燃料消耗低。倒焰窑结构简单、烧成制度灵活、基建费用低，但燃料消耗大、生产周期长。梭式窑窑内温度均匀、烧成气氛和气流循环等均能自动调节、生产周期短、热效率较高，但窑体结构复杂。

主要技术指标 烧制硅砖用窑炉的主要技术指标如表。