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1、第三章 硅酸铝及刚玉质耐火材料3.2 粘土质耐火材料3.2.1 粘土原料1. 粘土种类黏土，含沙粒很少、有黏性的土壤，水分不容易从中通过 粘土是可塑性的包括高岭土、多水高岭土、颗粒非常小的（95 刚 玉 19002000 170017507095 319 莫来石、刚玉 18001950 160016704570 3644 莫来石、方石英 17701850 14501650高铝质制品的耐火度与矿相结构2.荷重软化温度高铝质耐火制品荷重软化开始变形温度大于 1400；并随着 Al2O3含量的增加而提高。Al2O3含量小于 71.8%的制品，荷重软化温度取决于莫来石和液相的数量比例，随莫来石数量的增
2、加而提高。液相的数量和性质对荷重软化点有明显影响。Al 2O3含量为 71.8% 90%时为莫来石、刚玉质制品，随 Al2O3含量的增加，玻璃相数量基本不变，刚玉虽有增多，但莫来石却有减少，故荷重软化温度提高不显著。Al 2O3含量超过 90%以后，随 Al2O3含量的增加，玻璃相数量减少，荷重软化温度显著提高，由 w（Al 2O3）=90%时的 1630升至w（Al 2O3）=100%时的 1900。Al 2O3含量与荷重软化温度关系如图所示。高铝砖中 Al2O3含量和荷重软化温度关系3.导热性高铝质耐火制品比黏土质制品具有较高的导热能力。其原因是高铝质制品中导热能力很低的玻璃相较少，而导热
3、能力较好的莫来石和刚玉质晶体量增加，提高了制品的导热能力。4.抗热震性高铝质耐火制品的抗热震性介于黏土质制品和硅质制品之间。850水冷循环仅 35次。这主要是由于刚玉的热膨胀性较莫来石高，而无晶型转化之故。提高高铝制品的抗热震性是亟待解决的重要课题。目前，从改善制品的颗粒结构，降低细粒料的含量及提高熟料临界颗粒尺寸和合理级配，来提高制品的抗热震性。具有合理结构的高铝砖抗热震性可提高到上述冷热循环 30 次以上。5.抗渣性高铝质耐火制品主要成分为 Al2O3。Al 2O3为两性氧化物，当制品为莫来石-刚玉质结构时，抗渣性随着 Al2O3含量的增加、液相量的减少而提高。既能抵抗酸性炉渣侵蚀，也能抵
4、抗碱性炉渣的作用。但抗碱性渣的能力不及镁质材料，却优于黏土质材料，并随莫来石和刚玉质含量增加而增强。此外，高铝质耐火制品的抗渣性能，还与制品在渣中的稳定性有关。如在 CaO-FeO-Al2O3-SiO2平衡系中，刚玉质制品稳定性较差，而在没有 FeO 的 CaO-MgO-Al2O3-SiO2平衡系中，刚玉质和莫来石-刚玉质制品的稳定性明显改善，抗渣性提高。经高压成型和高温烧成，使制品的气孔率降低，能提高制品的抗渣性。3.5 硅线石质耐火材料3.5.1 原料1.硅线石的颜色硅线石有多种颜色，主要有三种颜色变种：黄色，褐色和蓝色，其中黄色和褐色变种分布较广，而蓝色变种则是矿物学上的珍品，据研究，硅
5、线石中的铁，铬和钛是决定其颜色多样性的主要原因，同时与其生成的岩石环境有关系。黄色是自深度变质岩石和共生的伟晶岩来的未蚀变的硅线石单晶的特征。黄色是由于三价铁或在个别情况下是由于三价铬造成的。黄色硅线石含的氧化铁达 1.8%和 0.3 的氧化铬。褐色硅线石变种也是在深度变质岩石和共生伟晶岩岩石中形成的。褐色硅线石的氧化铁含量大于 1%。蓝色硅线石与铁含量低有关系，氧化铁小于 1%，氧化钛为痕量，跟蓝晶石一样，颜色很可能是中间价电子转化的结果。经强酸处理的精矿，因除去（或减少）硅线石表面铁质膜和赤、褐铁矿等杂质，颜色有棕黄色变为白色或灰白色。耐火度也随之提高，大于 1830 度，随氧化铝含量的提
6、高而递增。 2.硅线石的成份纯硅线石晶体的化学分析为：三氧化二铝含量 62.92%，二氧化硅含量 37.08%。3.硅线石的晶体结构其晶体结构为斜方晶系，呈链状排列，不同于蓝晶石与红柱石的岛状。在晶体结构上与莫来石很相似，在晶体形态、结晶学其他方面的性质上也有很大的相似。其结晶体形状多为长柱状、针状或纤维状集合体。4.硅线石在高温下的转化性能硅线石在高温下不可逆转变为莫来石和二氧化硅，并伴随有体积膨胀，体积膨胀率约为 7-8%，莫来石的结晶过程是在整个颗粒发生的，转化的莫来石结晶大小为 3 微米，呈短柱状、针状，平行与原硅线石晶面。硅线石精矿的开始分解温度与纯度及粒度有关系，纯度越高，开始分解
7、温度就越高；粒度越大，开始分解温度就越大。氧化铝含量在 56-58%的硅线石精矿，粒度小于0.09mm 的开始莫来石化的温度约为 1400 度，完全莫来石化的温度约为 1650-1700 度。粒度大于 0.09mm 的开始莫来石化的温度约为 1500 度，完全莫来石化的温度要大于 1700度。硅线石精矿的线膨胀率也与纯度和粒度有关系，纯度越高，线膨胀率越大；粒度越小，线膨胀率越小。粒度小于 0.2mm、氧化铝含量为 54-58%，1500 度是约不大于 1%。硅线石精矿在煅烧过程中的膨胀与收缩，体密及显气孔率的变化，与精矿的纯度、杂质、粒度密切相关。而精矿的纯度、粒度和煅烧温度又影响其莫来石化
8、的程度。所以莫来石化是本，它制约试样的各项烧结性能指标。硅线石5.用途硅线石是一种优质的耐火原材料，用于生产低蠕变、高荷软、高热震砖微膨胀的高铝砖及电炉顶，水泥回转窖用磷酸盐结合高铝砖等。还用于玻璃、陶瓷、技术陶瓷、特种涂料等行业。 与世界先进国家相比，我国的硅线石的开发应用起步较晚，在 20 世纪 60 年代，当时福建莆田将盛产的白云母硅线石片岩直接切割加工成各种形状、尺寸的耐火材料销售到省内外。在 70 年代末，因上海宝钢建设，外方提出使用包括硅线石在内的三石的要求，这促进而了我国硅线石矿物的开发应用。当时宝钢主要将硅线石应用在均热炉、加热炉关键部位的高铝砖及 300 吨钢包刚玉质上下滑板中。3.5.2 生产工艺其制砖工艺与高铝砖相同。12习 题1 粘土种类及化学矿物组成2 粘土的工艺性质3 粘土加热煅烧的物化反应4 半硅质耐火材料；高铝质耐火材料5 高铝矾土加热变化及差热曲线分析
