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蓝晶石质轻质莫来石耐火砖

添加时间:2021年4月25日  浏览次数:

蓝晶石作为耐火材料一种原料已经被使用到多种产品。蓝晶石的理想化学成分为AL2O3·SiO2是与红柱石、硅线石具有相同成分的同质多相变体。蓝晶石比红柱石和硅线石的密度更高。这种高密度在常压下处于亚稳定状态,在一定温度下可自发地分解成低密度的矿物组合,即莫来石—石英。这种转变会引起16%左右的体积膨胀,限制了它在耐火材料中作为主要成分被使用。由于蓝晶石特有的膨胀性,以其为主要原料生产致密耐火材料遇到了很大的困难。其一是以蓝晶石为主要成分的耐火材料难于烧结:其二是它的高温膨胀往往会导致制品开裂。所以不能作为致密性耐火材料生产,但是可以用于轻质莫来石耐火砖的生产。

轻质莫来石砖是用于不和熔体接触的高温窑炉内衬,不但要求具有高的使用温度,还需要具有低的导热系数。对于一般轻质耐火材料来说,不但要求具有高的使用温度,还需要具有低的导热系数,对于轻质耐火材料来说,在一定范围内空隙尺寸越小,其导热系数越低。因此蓝晶石分解膨胀所形成的微孔隙正是提高轻质莫来石砖隔热性能的有利条件。

轻质莫来石耐火砖

莫来石的理想化学成分是3AL2O3·2SiO2,其中AL2O3占71.8%,SiO2占28.2%.其熔点为1910℃,是硅酸铝系统中仅次于刚玉(熔点2050℃)的矿物相,因此以莫来石为主要晶相的轻质莫来石砖具有很高的使用温度。如果使蓝晶石在分解过程中全部转化为莫来石,则必须在磨细的蓝晶石粉中加入氧化铝。

一:生产制作

以蓝晶石为主要原料,掺加少量工业氧化铝生产轻质莫来石耐火砖必须对物料进行充分磨细。粒径从500μm磨细至<20μm在这样细度下,一部分物料特别是工业氧化铝已具有胶体尺寸,因此泥浆具有很好的悬浮性。磨好的泥浆用滤泥机滤成泥饼,所得泥料具有一定的可塑性和粘结性。为了进一步提高泥料的可塑性可在混磨时加人少量蒙脱石质粘土和高岭石质粘土以及化学增塑剂。将所得泥料按设计的轻质砖容重加入锯末或聚苯乙烯小球等有机质后,在强制式混料机中进行混合。将混合了有机质的泥料困24h后,进行真空挤出,成型后湿坯经烘干后在1550℃X5h烧成。砖坯在烧成过程中发生一系列物理化学变化:①继续干燥,失去吸附水,在这一过程发生在200℃以下。②有机质燃烧,在这一过程发生在200~500℃。③在有机质燃烧后期,部分粘土开始失去结晶水,在这一过程主要发生在400~800℃。④从800~1100℃,主要是这部分少量生粘土发生分解,生成石英和莫来石的混合体。由于生粘土的加入量很少,因而这个过程对砖坯的性能影响不大。但粘土的超微粒状态能够促进砖坯的早期烧结,使砖坯保持一定的强度。在进一步升温过程中,蓝晶石开始分解,同时γ—AL2O3开始向α—AL2O3(刚玉)转化。在1200℃X5h煅烧后的砖坯XRD图谱线上显示出蓝晶石、莫来石、γ—AL2O3刚玉4种矿物同时存在的特征。随着温度的升高,蓝晶石进一步分解,生成莫来石和富硅玻璃相,γ—AL2O3进一步想刚玉转化。同时蓝晶石分解出的富硅玻璃与γ—AL2O3或超细粉颗粒发生反应生成莫来石。因此在1300℃X5h煅烧后的砖坯XRD谱线上与1200℃X5h煅烧后的相比,莫来石特征进一步增强。从谱线上还可以看出,产品在1500℃X5h煅烧后主峰下面的“鼓包”大大降低,说明富硅玻璃相大大减少。这一现象应该是富硅玻璃相与刚玉反应,而发生二次莫来石化的结果:

同时产品中的莫来石含量已占90%以上,同时“鼓包”几乎完全消失,说明富硅玻璃相几乎完全消失。

轻质莫来石耐火砖具有使用温度高,热容低、导热系数低、强度高、抗热震性好等特点。以蓝晶石及工业氧化铝粉所合成的AL2O3含量为67.1的轻质莫来石砖与国外相比明显高出很多。

关键词:蓝晶石   莫来石   轻质莫来石耐火砖   
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