硅線石是一種高鋁硅酸鹽礦物，具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗熱震性好、抗渣侵蝕性好、機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨性好、耐火度高等一系列優(yōu)異性能，已在陶瓷、定形耐火材料、不定形耐火材料、合成莫來(lái)石、焊接材料、摩擦材料等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。

硅線石是一種具有多用途的非金屬礦物原料，被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、玻璃、陶瓷、水泥等領(lǐng)域。本文根據(jù)硅線石在陶瓷、定形耐火材料、不定形耐火材料以及其他一些領(lǐng)域應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道文獻(xiàn)加以匯總，系統(tǒng)地介紹了硅線石材料的綜合利用進(jìn)展情況。

硅線石在陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展

我國(guó)工業(yè)窯爐所用燃料在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵顆粒和焦油，易造成陶瓷孔的堵塞，導(dǎo)致?lián)Q熱器不能正常工作，因此，限制了該種蜂窩陶瓷組裝的換熱器在我國(guó)的使用。對(duì)此，宋希文等和胡定軍等均以莫來(lái)石、礬土、耐火粘土、硅線石、紅柱石、藍(lán)晶石為原料，采用擠壓成型，研發(fā)出一種適合于我國(guó)國(guó)情的蓄熱式換熱器用蜂窩陶瓷。該換熱器采用六邊形結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的三角形和四邊形結(jié)構(gòu)相比，應(yīng)力分布均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。由于硅線石在燒結(jié)過(guò)程中不被莫來(lái)石化，硅線石顆粒和莫來(lái)石顆粒相互摻雜，因此起到了異相顆粒增韌的作用。制備的該蜂窩陶瓷經(jīng)1100℃到水冷熱震循環(huán)次數(shù)可達(dá)13次，常溫耐壓強(qiáng)度為61MPa，荷重軟化開(kāi)始溫度為1540℃，耐火度為1790℃，已滿足蓄熱式換熱器的要求。

蔣鵬以硅線石精礦為原料，通過(guò)燒結(jié)試驗(yàn)探討了用硅線石精礦制造莫來(lái)石瓷的可能性，并研究了2種粒度的硅線石對(duì)制備莫來(lái)石瓷性能的影響。結(jié)果表明:燒結(jié)體會(huì)因燒結(jié)作用導(dǎo)致坯體收縮，同時(shí)含有的硅線石發(fā)生莫來(lái)石化時(shí)產(chǎn)生約7%～8%的體積膨脹，因此燒結(jié)體是收縮還是膨脹是上述二者綜合的作用。在該試驗(yàn)中，以純硅線石為原料在適當(dāng)?shù)母邷叵聼Y(jié)后可制得氣孔率較低、強(qiáng)度良好的莫來(lái)石瓷。由細(xì)粒度硅線石制備的莫來(lái)石瓷的線收縮率大于由粗粒度硅線石制備的，由細(xì)粒度硅線石制備的莫來(lái)石瓷的力學(xué)性能優(yōu)于由粗粒度硅線石制備的。蔣鵬等還研究了添加氧化鋁對(duì)以硅線石為原料制備莫來(lái)石瓷性能的影響。

結(jié)果表明：在硅線石粉料中加入Al2O3，利用二次莫來(lái)石化，增加了莫來(lái)石含量，減少了玻璃相，提高了莫來(lái)石瓷1000℃以上的高溫強(qiáng)度。同時(shí)由于Al2O3的引入，提高了材料的燒結(jié)溫度。

硅線石在定形耐火材料領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展

碳化硅-硅線石制品

碳化硅具有熔點(diǎn)高、高溫強(qiáng)度高、耐磨、耐腐蝕、熱導(dǎo)率高、電導(dǎo)率高等一系列優(yōu)異性能，作為窯具材料，現(xiàn)已生產(chǎn)出氧化物結(jié)合碳化硅、氮化物結(jié)合碳化硅和重結(jié)晶碳化硅三類制品，但由于后二者價(jià)格昂貴，限制了推廣應(yīng)用。在氧化物結(jié)合碳化硅材料中，碳化硅－莫來(lái)石得以廣泛應(yīng)用，但天然莫來(lái)石原料較少，需人工合成，且合成莫來(lái)石的工藝復(fù)雜，能源消耗大，成本較高。因此尋找一種能代替莫來(lái)石的材料具有重要意義。硅線石的熱膨脹系數(shù)小于莫來(lái)石和碳化硅的，性能與莫來(lái)石相近，價(jià)格約為莫來(lái)石的1/4，且硅線石精礦屬原礦，無(wú)需煅燒可直接使用，既節(jié)能減排，又節(jié)約成本。此外，陶瓷窯爐燒成溫度一般不超過(guò)1350℃，而硅線石于1450℃以上才有少量分解為莫來(lái)石，硅線石在此燒成溫度范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，尚未開(kāi)始轉(zhuǎn)化為莫來(lái)石，所以不會(huì)引起體積膨脹。因此，從理論上講，制備硅線石結(jié)合碳化硅窯具材料是可行的。

硅線石-堇青石質(zhì)窯具

碳化硅質(zhì)窯具具有抗熱震性優(yōu)良，多次使用后仍能保持很好的規(guī)整度、無(wú)裂紋無(wú)損壞等諸多優(yōu)點(diǎn)，但僅適用于還原焰燒成氣氛。而對(duì)于我國(guó)北方的氧化焰燒成氣氛，碳化硅質(zhì)窯具則易被氧化，影響使用壽命;同時(shí)析出的游離碳會(huì)造成制品局部煙熏，影響制品質(zhì)量。為適應(yīng)北方氧化焰燒成需要，王文奇等以硅線石、礬土、粘土、滑石為原料，利用原位反應(yīng)制備出硅線石－堇青石窯具。將該窯具應(yīng)用于邯鄲春蕾瓷廠1300℃氧化焰的隧道窯中，平均可使用78次，大大提高了制品的合格率，降低了生產(chǎn)成本，增加了效益

高鋁磚

為了滿足高溫窯燒成帶及加熱爐爐襯蠕變要求，唐秋夏等以莫來(lái)石、電熔剛玉、硅線石和軟質(zhì)粘土為原料，研制出蠕變率為－0。22%(在1550℃，0。2MPa，50h下)的低蠕變高鋁磚。結(jié)果表明:硅線石作為膨脹劑加入到基質(zhì)中，燒成后的制品形狀規(guī)則、無(wú)裂紋和扭曲等現(xiàn)象，外形尺寸變化率幾乎為零，同時(shí)利用硅線石的莫來(lái)石化反應(yīng)還增加了基質(zhì)相中莫來(lái)石的含量，提高了材料的常溫性能和高溫性能。將該高鋁磚應(yīng)用于某耐火材料廠143m高溫隧道窯的燒成帶吊掛式窯頂，由于磚外形質(zhì)量良好，尺寸公差較小，又采用同材質(zhì)的耐火泥漿，因此確保了窯頂整體氣密性。

通過(guò)以上作者的研究表明，在高鋁磚中添加硅線石，起到了提高材料的荷重軟化溫度，降低蠕變率，改善抗熱震性能的作用，其機(jī)理是硅線石在高溫下發(fā)生莫來(lái)石化，產(chǎn)生體積膨脹，燒成過(guò)程中的相變?cè)陬w粒周圍產(chǎn)生很多微裂紋，通過(guò)微裂紋增韌機(jī)理提高了材料的抗熱震性能和抗蠕變性能。同時(shí)，硅線石的莫來(lái)石化增加了高鋁磚的有益礦物相含量，改善了高鋁磚的組織結(jié)構(gòu)，相變后形成的莫來(lái)石其結(jié)晶方向平行于原晶相界面，保持了原有的排列方式，在高溫荷載下能夠有效的抑制晶界滑移，有利于提高高鋁磚的抗蠕變性能