針對(duì)罐式煅燒爐損毀原因和工作條件，對(duì)罐式煅燒爐用硅磚進(jìn)行了專門研究和技術(shù)改進(jìn)，生產(chǎn)出了性能更加優(yōu)良的適合于石油焦煅燒的優(yōu)質(zhì)硅磚。

改進(jìn)措施主要有:

1 選擇優(yōu)質(zhì)硅石原料

我國(guó)有豐富的硅石資源，適合于耐火材料的硅石主要是石英巖，根據(jù)其組織結(jié)構(gòu)種類可分為結(jié)晶硅石和膠結(jié)硅石。一般來說，結(jié)晶硅石純度較高，生料致密度大，石英結(jié)晶顆粒較大，加熱時(shí)轉(zhuǎn)變速度較慢; 膠結(jié)硅石純度相對(duì)較低，加熱時(shí)轉(zhuǎn)化速度較快。因此，可以根據(jù)兩種硅石各自的優(yōu)缺點(diǎn)，采用高純硅石為原材料，選用優(yōu)質(zhì)的河南鐵門結(jié)晶硅石和五臺(tái)山膠結(jié)硅石復(fù)合配料，制定合理的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)適合于罐式煅燒爐用的硅磚。

2 選用特制的復(fù)合礦化劑

在硅磚生產(chǎn)過程中，常引入一定量的礦化劑，其作用主要是利用礦化劑和 SiO2 形成低熔點(diǎn)的高溫液相，促使石英在燒成過程中轉(zhuǎn)化為磷石英和方石英。目前，廣泛采用的礦化劑是石灰( CaO) 和鐵鱗。石灰通常以石灰乳的形式加入，它既能增加成型后磚坯的強(qiáng)度，也可在燒成低溫階段( 600～700 ℃ ) 與 SiO2反應(yīng)而使磚坯強(qiáng)度有所增加，在1 000 ℃以后生成的假硅灰石可與其他礦化劑生成液相，使石英向鱗石英轉(zhuǎn)化。

但是由于石油焦中含有硫的單質(zhì)和化合物，它們與硅磚中的 CaO 或硅酸二鈣反應(yīng)引起膨脹產(chǎn)生裂紋，因此，在生產(chǎn)炭素煅燒爐硅磚時(shí)用 MnO2 取代部分 CaO，采用特制的 MnO2－FeOx－CaO 復(fù)合礦化劑制磚。MnO2 除具有鈣質(zhì)礦化劑的優(yōu)點(diǎn)外，還能夠在較低溫度下促進(jìn)鱗石英的形成，并且不與石油焦中的硫反應(yīng)，是一種效果明顯的礦化劑。

3 引入添加劑

針對(duì)罐式煅燒石油焦窯爐的用途，為了提高硅磚的熱導(dǎo)率、耐磨性和體積穩(wěn)定性，除了合理選擇硅石原料和加入合適的礦化劑外，還需要引入一定量的添加物達(dá)到所需效果。

( 1) 加入高導(dǎo)熱原料以提高硅磚的熱導(dǎo)率和強(qiáng)度，例如加入 SiC、Si3N4 等原料。有研究表明，加入SiC 可強(qiáng)化硅磚中鱗石英的形成，降低熱膨脹率和蠕變速率; 由于 SiC 的體積密度和熱導(dǎo)率均較高，隨著SiC 含量的增多，硅磚的熱導(dǎo)率及高溫抗折強(qiáng)度亦隨之提高。的研究表明: 加入 1% 、3% 和 5% ( w) 的 Si3N4 的硅磚試樣，其抗熱震性均優(yōu)于未加Si3N4 的對(duì)比試樣，而且加入 5% ( w) Si3N4 的硅磚中有較多的鱗石英以及致密的顯微結(jié)構(gòu)，有希望用作為大型罐式煅燒爐的砌筑材料。

( 2) 引入金屬添加劑及氧化物。在硅磚制造中引入金屬添加劑及氧化物( 如 Si、CuO 等) 的研究表明，含有金屬添加劑的硅磚制品具有較致密的組織結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是顯氣孔率低，體積密度及耐壓強(qiáng)度較高，最佳條件下燒成之后體積穩(wěn)定。這是由于加入的金屬添加劑數(shù)量增大時(shí)制品中方石英含量減少，鱗石英含量增多，并且金屬加入引起液相的生成，從而導(dǎo)致材料致密化及熱膨脹率下降。

( 3) 加入納米級(jí)添加劑。為了提高硅磚的密度和強(qiáng)度，向磚中引入納米氧化鐵和納米 CaO，研究結(jié)果表明，納米添加劑能夠改善硅磚的物理和機(jī)械性能，減小硅質(zhì)制品的真密度，降低制品中殘余石英的含量，使硅質(zhì)產(chǎn)品內(nèi)部顆粒本身以及顆粒間在晶型轉(zhuǎn)變過程中伴隨的體積膨脹與收縮的同步性更好，減少了由于體積應(yīng)力造成的裂紋孔隙。