高鋁質(zhì)耐火材料的礦物組成及性能特點(diǎn)介紹

高鋁質(zhì)耐火材料的礦物組成，隨著原料中Al203的含量不同而不同。一般根據(jù)高鋁磚中Al203含量的不同，可分為三級(jí)高鋁磚：一級(jí)含Al203大于75％；二級(jí)為75—60％；三級(jí)為60—48％。因此，根據(jù)高鋁磚的化學(xué)成分和礦物組成不同，高鋁磚又可分為莫來(lái)石磚、莫來(lái)石一剛玉磚、剛玉一莫來(lái)石磚和剛玉磚。根據(jù)A1203和SiO2含量的不同，結(jié)合Al203-SiO2系統(tǒng)狀態(tài)圖可以看出，三級(jí)高鋁磚在高溫下穩(wěn)定的礦物為莫來(lái)石，而多余的硅酸則和原料中的低熔點(diǎn)雜質(zhì)組成硅酸鹽玻璃。在高溫下，這些物質(zhì)就變?yōu)橐合�。同時(shí)，從圖中可看出，其生成液相的溫度約為1800℃，但實(shí)際上由于低熔點(diǎn)雜質(zhì)的存在，其液相出現(xiàn)的溫度要比此溫度低。二級(jí)高鋁磚則因其化學(xué)成分逐漸接近莫來(lái)石的成份(Al203 72％，SiO2 28％)，磚中液相的數(shù)量逐漸減少，其高溫穩(wěn)定礦物除有莫來(lái)石外，若含A1203較高，則可出現(xiàn)剛玉。A1203含量大于75％的一級(jí)高鋁磚，其主要礦物為剛玉和莫來(lái)石。

  由上可知，高鋁磚的礦物組成，由于其A1203含量不同而變化很大。其組成礦物主要有莫來(lái)石、剛玉、方石英以及無(wú)定形的隱晶質(zhì)鋁硅酸鹽和硅酸鹽玻璃等。

  在高鋁磚中隨著A120。含量增加，其莫來(lái)石針狀晶體的生成量也增加，液相量則相對(duì)減少。這對(duì)增強(qiáng)磚的熱穩(wěn)定性和抗渣性有明顯的效果。當(dāng)然，純剛玉磚的抗渣性能更為良好。

  高鋁磚中的雜質(zhì)與加入物，對(duì)于磚的荷重變形溫度有一定的影響。SiO2的含量如由2％增至10％，則荷重變形溫度由1880℃降至1630℃。堿金屬與堿土金屬氧化物，使莫來(lái)石發(fā)生同成分熔融，對(duì)高鋁磚的高溫強(qiáng)度有不利影響。至于TiO2和Fe203如同時(shí)存在，則可降低變形溫度。        

高鋁質(zhì)耐火材料的性能及特點(diǎn)

Al2O3含量大于48%的硅酸鋁質(zhì)耐火材料統(tǒng)稱為高鋁質(zhì)耐火材料。按Al2O3含量的多少劃分為三個(gè)等級(jí)：一等(Al2O3>75%)，二等(Al2O3為60%~75%);三等(Al2O3為48%?60%)。根據(jù)礦物組成可分為:低莫來(lái)石質(zhì)(包括硅線石質(zhì))及莫來(lái)石質(zhì)(Al2O3：48%?71.8%)，莫來(lái)石-剛玉質(zhì)及剛玉-莫來(lái)石質(zhì)(Al2O3：71.8%~95%)，剛玉質(zhì)(Al2O3：95%~100%)。

隨著制品中Al2O3含量的增加，莫來(lái)石和剛玉成分的數(shù)量也增加，玻璃相相應(yīng)減少，制品的耐火性隨之提高，當(dāng)制品中AI2O3含量小于71.8%時(shí)，制品中高溫穩(wěn)定晶相是莫來(lái)石，且隨Al2O3含量增加而增多。對(duì)于Al2O3含量在71.8%以上的高鋁制品，高溫穩(wěn)定晶相是莫來(lái)石和剛玉，隨Al2O3含量增加，剛玉量增多，莫來(lái)石減少，相應(yīng)地提高制品的高溫性能。

制品的燒成溫度取決于礬土原料的燒結(jié)性。用特級(jí)及一級(jí)礬土熟料(體積密度≥2.80g/cm3)時(shí)，原料的組織結(jié)構(gòu)均勻，雜質(zhì)Fe2O3、Ti02含量偏高，使坯體易燒結(jié)，但燒成溫度范圍較窄，易引起過(guò)燒或欠燒。采用二級(jí)礬土熟料(體積密度≥2.55g/cm3)時(shí)，由于二次莫來(lái)石化造成的膨脹和松散效應(yīng)，使坯體不易燒結(jié)，故燒成溫度略高。采用三級(jí)礬土熟料(體積密度≥2.45g/cm3)時(shí)，組織致密，Al2O3含量低，燒成溫度較低，一般略高于熟料粘土制品的燒成溫度約30~50℃。高鋁制品在氧化焰中燒成。

由于高鋁質(zhì)耐火材料中的AI2O3含量超過(guò)高嶺石的理論組成，所以，其使用性質(zhì)較粘土質(zhì)耐火材料優(yōu)異，如較高的荷重軟化溫度和高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及優(yōu)良的抗渣性能等。

高鋁質(zhì)耐火材料的荷重軟化溫度是一項(xiàng)重要性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明它隨制品中Al2O3含量的變化而變化。

Al2O3含量低于莫來(lái)石理論組成時(shí)，制品中平衡相為莫來(lái)石-玻璃相。莫來(lái)石含量隨AI2O3含量的增加而增加，荷重軟化溫度也相應(yīng)提高。

高鋁質(zhì)耐火制品的耐熱震性比粘土質(zhì)耐火制品差，850℃水冷循環(huán)3~5次。這主要是由于剛玉的熱膨脹性較莫來(lái)石高，而無(wú)晶形轉(zhuǎn)化之故。而且一、二等高鋁質(zhì)耐火制品耐熱震性比三等高鋁質(zhì)耐火制品差些。

在生產(chǎn)上，通常采取調(diào)整泥料顆粒組成的辦法，以改善制品的顆粒結(jié)構(gòu)特性，從而改善其耐熱震性。近年來(lái)，在高鋁質(zhì)制品的配料中加入一定數(shù)量的合成堇青石，制造高耐熱震性的高鋁質(zhì)制品，取得明顯的效果。

高鋁質(zhì)耐火材料的抗渣性也隨Al2O3含量的增加而提高。降低雜質(zhì)含量，有利于提高抗侵蝕性。

高鋁制品與粘土制品相比，具有良好的使用性能，因此比粘土制品具有較長(zhǎng)的使用壽命，成為目前建材工業(yè)應(yīng)用較廣泛的耐火材料之一。水泥窯的燒成帶、玻璃熔窯的某些部位，以及高溫隧道窯都采用高鋁磚作窯襯。

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