焦炉作为焦化厂的核心设备，承担着将煤炭转化为焦炭的重要任务，在钢铁生产等工业领域中发挥着关键作用。而耐火砖作为焦炉内衬的主要材料，其性能和质量直接影响着焦炉的运行效率、使用寿命以及焦炭的质量。因此，深入了解焦炉耐火砖的特性、种类、应用部位以及生产工艺等方面的知识，对于保障焦炉的稳定运行和提高生产效益具有重要意义。

焦炉对耐火砖的性能要求

耐高温性能

焦炉在工作过程中，内部温度极高，燃烧室立火道的温度可达1300℃以上，炭化室炉墙温度在500-1100℃之间。因此，耐火砖需要具备较高的耐火度和荷重软化温度，以确保在高温下不软化、不熔融，维持结构的完整性。例如，硅砖的荷重软化温度一般在1620℃以上，仅比其耐火度低70-80℃，能够满足焦炉高温部位的使用要求。

抗热震性

焦炉的工作过程具有周期性，温度变化频繁且剧烈。如炭化室装煤时，炉墙表面温度会从1000℃以上急剧下降到600-700℃；炉门开启时，燃烧室两侧炉头温度变化也很大。这就要求耐火砖具有良好的抗热震性，能够抵抗温度的急剧变化而不发生开裂、剥落等现象。粘土砖在0-1000℃的温度范围内，体积随着温度升高而均匀膨胀，线膨胀曲线近似于一条直线，热性能好，耐急冷急热，适用于温度波动较大的部位。

抗侵蚀性

焦炉内存在着各种腐蚀性介质，如灰分、熔渣、水分、酸性气体以及甲烷等。这些介质会对耐火砖造成侵蚀，影响其使用寿命。因此，耐火砖需要具备良好的抗侵蚀性能，能够抵抗这些介质的侵蚀。例如，硅砖具有较高的SiO₂含量，对酸性熔渣和酸性气体有较好的抵抗能力；高铝砖的致密度高，气孔率低，能够有效抵抗熔渣的侵蚀。

导热性

炭化室-燃烧室墙需要具有良好的导热性能，以便将燃烧室的热量快速传递给炭化室里的煤料，缩短炭化时间，提高产量。硅砖的导热性随着工作温度的升高而增大，是焦炉炭化室和燃烧室隔墙常用的材料。

高温体积稳定性

在高温环境下，耐火砖应具有较小的热膨胀系数和重烧线变化率，以保证焦炉砌体的尺寸稳定，避免因体积变化过大而导致砌体破裂破损。例如，烧成较好的硅砖中，鳞石英的含量较高，其线膨胀率小，热稳定性好，体积较稳定。

耐磨性

炭化室底面砖和燃烧室炉头部位会受到燃料的压力、机械磨损和撞击等作用，因此需要耐火砖具有较高的耐磨性。高铝砖的机械强度高且耐磨，常用于焦炉燃烧室炉头和炭化室底部炉头等部位。

常见的焦炉耐火砖种类及特性

硅砖

特性：SiO₂含量高，耐压强度高，荷重软化温度高，残余石英含量低，具有良好的耐磨性、热震稳定性、体积稳定性和低蠕变性能。硅砖的导热性好，随着工作温度的升高而增大，能有效提高焦炉的生产效率。其真密度越小，石英转化越完全，在烘炉过程中产生的残余膨胀也就越小。烧成较好的硅砖中，鳞石英的含量较高（占50%-80%），线膨胀率小，热稳定性比方石英和石英好，抗渣侵蚀性强，荷重软化温度高。

适用部位：广泛应用于现代大中型焦炉的重要部位，如燃烧室、斜道和蓄热室等。但当工作温度低于600-700℃时，硅砖的体积变化较大，抗急冷急热的性能较差，热稳定性也不好，若焦炉长期在这种温度下工作，砌体容易破裂破损。

粘土砖

特性：Al₂O₃含量为30%-40%，属于弱酸性耐火制品，能抵抗酸性熔渣和酸性气体的侵蚀，对碱性物质的抵抗能力稍差。粘土砖的热性能好，耐急冷急热，在0-1000℃的温度范围内，体积随着温度升高而均匀膨胀，线膨胀率为0.6%-0.7%。但其荷重软化温度低，在高温下会产生收缩，导热性能比硅砖小15%-20%，机械强度也比硅砖差。

适用部位：对于现代大容积焦炉来说，粘土砖不适用于高温部位，而主要用于温度较低又波动较大的部位，如炉门、上升管衬砖、小烟道衬砖、炉顶、蓄热室封墙及格子砖等。由于其原料来源广泛、制造容易、成本较低，有些小型焦炉可采用粘土砖砌筑，但在操作中应严格控制温度，以防止造成炉顶过早损坏。

高铝砖

特性：在硅酸铝质耐火材料中 Al₂O₃含量在48%以上，根据制品中主要矿物的组成，可分为莫来石-刚玉质、刚玉-莫来石质、莫来石质、刚玉质4类。高铝砖的耐火度和荷重软化温度均高于粘土砖，抗渣蚀性能（尤其是对酸性渣）较好，但热稳定性不如粘土砖。其致密度高，气孔率低，机械强度高且耐磨。

适用部位：主要用于砌筑焦炉燃烧室炉头和炭化室底部炉头等部位，但不宜用作炭化室墙面砖，因为高铝砖在高温下易产生卷边翘角。

其他耐火砖

红柱石砖和硅线石砖：热震稳定性好，可用于焦炉燃烧室两侧炉头，以适应炉门开闭过程中温度的剧烈变化。

堇青石砖：可用于焦炉炉门，提高炉门的耐热性和耐磨性。

焦炉不同部位的耐火砖选择

炭化室

炉墙和炉底：炭化室炉墙温度在500-1100℃之间，温差大，会产生热应力，且此部位要经受燃料的压力、机械磨损和撞击，还有侵蚀和沉积的消耗，因此用致密异型硅砖进行砌筑。炭化室底面砖需要较高的耐磨性，也常用硅砖。

炉头：由于炉门开启时温度骤然变化，超过硅砖体积稳定的温度界限（573℃），所以炉头应选用抗热震性好的材料。原来6m以下的焦炉炉头采用三等高铝砖，现在6m焦炉使用部分红柱石砖，7.63m焦炉使用硅线石砖砌筑。

燃烧室

炉墙：与炭化室共用炉墙，用砖与炭化室相同，采用硅砖砌筑。

炉头：使用高铝砖砌筑效果较好，因为高铝砖的机械强度高且耐磨，但不宜用于炭化室墙面。

蓄热室

格子砖：蓄热室内的格子砖上下层温差达1000℃左右，上升气流和下降气流时的温差在300-400℃之间，要求格子砖材质具有体积密度大、抗温度剧变能力强的特点。现在6m焦炉趋向于选用含碱性氧化物杂质少的低铝黏土砖，7.63m 焦炉根据使用温度的高低，自上而下分别选用Al₂O₃含量>40%的黏土砖、Al₂O₃含量为30%-36%的黏土砖以及SiO₂>70%的半硅砖。

单墙、主墙和隔墙：大中型焦炉蓄热室中、上部砌体全部采用硅砖砌筑，以使焦炉整体得以均匀膨胀。

斜道区

斜道区的工作温度达1000-1200℃，主要是连接燃烧室立火道与蓄热室的通道，通常以硅砖为主。

烟道和烟囱

烟道和烟囱是焦炉的排气系统，工作温度通常能够达到1000℃以上，需要选择抗冲刷、耐高温、耐侵蚀的耐火砖，常用的主要包括硅砖和粘土砖。

炉顶和基础顶板

炉顶：炭化室过顶后即是炉顶区域，炉顶结构主要使用黏土砖分隔，分隔区域填充保温材料。炉顶表面铺砌致密性好、防水、耐磨缸砖。

基础顶板：原来采用四层红砖砌筑，现在根据保温要求改为高强度轻质保温砖，分三层砌筑。

焦炉耐火砖的检查、砌筑和修补

检查

出厂检验：焦炉用耐火砖在出厂前须分批进行抽样检验理化性能指标和尺寸，所有使用的耐火砖须有产品合格证，否则不准使用。

现场检查：已到现场的耐火砖须按规范要求对外形尺寸逐块检查，达不到砌筑质量要求的各种异型耐火砖，应另行加工处理。检查分为外观缺陷检查和耐火砖规格及尺寸偏差检查，检查方法有逐块检查和随机抽查两种。抽查数量依据耐火砖砖量大小约分为 3% - 5%，数量较少时可适当增加抽查量。

砌筑

砌筑要求：焦炉砌筑应严格按照设计要求和施工规范进行操作，确保砌体的尺寸准确、灰缝均匀、结构牢固。砌筑时应使用合适的耐火泥作为粘结剂，耐火泥应具有必要的粘结性、流动性、可塑性，以及与砌体材质相同的化学组成和热膨胀性。

砌筑流程：焦炉施工主要采用日计划作业的方法来严格控制形象进度。每天三班作业，早班泥浆供应工段进行耐火泥浆搅拌并将泥浆运至炉上指定位置；白班砌筑工段在炉上砌筑，上砖工段在摆砖场摆砖，泥浆供应工段为炉上补充泥浆；夜班运输工段将摆砖场摆好的耐火砖全部运至炉上指定位置。焦炉砌筑分组进行，全炉同步，每天每组砌一道墙。

修补

焦炉特别是炭化室的修补可以延长炉子寿命。常见的修补方法有耐火砖更换、浇注料的喷补等。但在修补过程中要注意避免对硅质耐火砖造成损伤，如采用湿式喷补方法可能会导致硅砖温度大幅度降低，影响其性能。目前，干式热修补法（如氧气丙烷火焰喷涂法、等离子火焰喷涂法）能够较好地解决这一问题。

焦炉耐火砖的性能和质量对于焦炉的正常运行和使用寿命至关重要。在选择焦炉耐火砖时，需要根据焦炉不同部位的工作条件和性能要求，综合考虑耐火砖的耐高温性能、抗热震性、抗侵蚀性、导热性、高温体积稳定性和耐磨性等因素，合理选择合适的耐火砖种类和规格。同时，在耐火砖的生产、检查、砌筑和修补过程中，要严格按照相关的标准和规范进行操作，确保焦炉砌体的质量和稳定性。随着焦炉技术的不断发展和对焦炭质量要求的提高，未来还需要进一步研发和改进焦炉耐火砖的性能，以满足更苛刻的使用条件。