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1、耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地3.3.6.1 合成莫来石(Synthetic mullite)1）原料 纯天然原料低铝莫来石、中铝莫来石、高铝莫来石 工业原料与天然原料组合高铝莫来石天然原料：高铝矾土、三石、焦宝石、高岭土、蜡石及硅石。工业原料：工业氧化铝、氢氧化铝等。3.3.6 莫来石质耐火制品 (Mullite refractories)定义：人工合成莫来石分类：低莫来石质、莫来石质、莫来石刚玉质和刚玉莫来石质。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地烧结法：（天然16301650 ，高纯1700）干法：配料干磨压球烧成湿法：配料湿磨料浆压滤/真空挤泥泥饼烧成2）合成工艺耐火材料
2、与高温陶瓷国家重点实验室培育基地以蓝晶石和氧化铝合成的莫来石 溶胶凝胶法合成的莫来石晶须 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地 原料化学组成（Al2O3/SiO2比、纯度） 原料结构特性 原料分散度 煅烧温度3）影响莫来石质量的主要工艺因素耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地添加粘土对莫来石熟料致密化的影响（a：纯莫来石1600，c：添加2粘土的莫来石1450） 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地添加MgO对以粘土和活性Al2O3合成莫来石熟料的显微结构（16003h）（）1%MgO,（）3%MgO耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地添加MgO的粘土和活性Al2O3合成莫来石
3、熟料的XRD图谱（16003h） 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地伊利石合成 KAl2(OH)2AlSi3O10 蒙脱石合成（微晶高岭石） 高岭石合成 Ex(H2O)4(Al2-x,Mgx)2(Si,Al)4O10(OH)2 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地细磨时间及预先煅烧温度对莫来石致密化的作用 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地烧成制度（特别是冷却速度） 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地烧成气氛（氧化，还原） 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地电熔莫来石从熔体中冷却析晶过程
4、与Al2O3-SiO2系统相图的 析晶过程相似。 当配合料的Al2O3高于莫来石中的理论组成71.8%时 ，形成溶有过剩Al2O3的莫来石固溶体即-莫来石。 只有Al2O380%时才会出现刚玉相。电熔莫来石的矿相组成：莫来石晶体和玻璃相。 配料熔融冷却4）电熔法烧结莫来石：晶粒小，缺陷多热震电熔莫来石：晶粒大、缺陷少高温力学性能和抗侵蚀性耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地Al2O3-SiO2二元系相平衡图耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地项 目指 标 M75M70 Al2O3， 70776070 SiO2，22292535 TiO2， 不大于0.12.0 Fe2O3， 不大于0.2
5、0.8 Na2O K2O， 不大于0.40.5 体积密度，g-3 不小于2.903.00 显气孔率， 不大于54 耐火度， 不低于18501710电熔莫来石的理化指标 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地牌号等级化学成分%体积密度 /g/cm3显气孔率/ %耐火度 /Al2O3TiO2Fe2O3Na2O K2OM73一级品 二级品 三级品73-79 73-79 73-79 73-792.00.6 0.8 1.00.2 0.3 0.32.80 2.75 2.703 5 101790M65一级品 二级品 三级品65-70 65-70 65-702.00.6 0.8 1.00.2 0.3 0.3
6、2.75 2.70 2.653 5 101790全天然铝矾土精矿烧结莫来石 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地全天然电熔莫来石 全天然烧结莫来石 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地高纯烧结莫来石的典型性能 产 地中 国日 本德 国英 国JDSDA-1A-2A-3B-1B-2M72KCM化 学 成 分 / %Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO274.79 22.90 0.55 0.3576.24 21.60 0.74 0.3271.98 27.00 0.30 0.1676.88 21.69 0.70 0.1177.60 21.32 0.30 0.1170.00 28.10 0.
7、90 0.1073.00 25.10 0.80 0.1072.50 26.00 0.20 0.3073.78 24.35 0.53 0.13CaO MgO0.14 0.510.23 0.170.04 0.080.15 0.040.10 0.010.30 0.200.20 0.200.100.01 0.12K2O Na2O0.42 0.180.17 0.410.27 0.210.25 0.120.24 0.090.26 0.300.23 0.310.600.80 0.17LOI0.270.040.200.20真比重 体积密度， g/cm3 显气孔率，%3.10 3.0 3.0 3.33.19 3
8、.4 5.93.07 0.5 2.86 0.53.13 2.85 1.53.13 2.89 3.0刚玉，% 莫来石，% 玻璃相，%5 94 微量 0.42 98.04 1.5410.36 92.34 10.59 91.28 0 91 95 83 7 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地名 称煅烧 温度，玻璃成分，SiO2Al2O3Fe2O3TiO2级矾土 级矾土1500 150024.95 44.8245.16 46.159.35 2.5019.52 3.20耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地3.3.6.2 莫来石-高硅氧玻璃复相合成材料 (Synthetic mullite-hig
9、h silica glass composite)晶相莫来石(5560 )+非晶相高硅氧玻璃(4045 ) 美国佐治亚粘土公司（Mulcoa 70，Mulcoa60与Mulcoa47 ）英国瓷土公司（Molochite ，Al2O3 4245wt ，K2O1.52.0wt% ） 问题：粘土或低品位矾土煅烧温度低，矿物相中方石英发生晶型转变 制备工艺如高温烧成和引入添加剂如适量的R2O或其它 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地结构特征：针状、纤维状、柱状，网络交叉，不含石英和刚玉。 “莫来凯特”SEM照片 由煤矸石制备的“莫来凯特”的XRD谱图 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地分类
10、： 高R2O杂质（0.2%2.0%） 低R2O杂质（0.2%）特性： 高温下，玻璃相转变为高粘度的高硅氧液相，对高温性能有利（耐火度在1770左右 ）； 低温下，由于高硅氧玻璃的热膨胀系数低，有利于提高材料的热震稳定性。 （201600, 4.4410-6K-1 ）耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地编号1234 主要原料蓝晶石高岭石高铝矾 土煤矸石烧结温度，1200152016001550 保温时间，h25312 物相组成， 莫来石70-7555-6076- 玻璃相25-3040-4521-2451 刚玉-3少量 CaSi O3 莫来石晶体尺寸 ，m2-71-122-102-10体积密度
11、， g/cm31.992.57-不同原料制备的莫来石高硅氧玻璃材料耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地Al2 O3SiO2Fe2 O3Ti O2Ca OMg OK2 ONa2 O熟料成分57. 1540. 900.4 91.2 00.0 90.17 0.03 0.02晶相成 分*1520 71. 0527. 360.4 00.5 70.0 70.11 0.00 40.00 1 1622 71. 9026. 680.3 80.7 50.0 60.06 0.00 30.00 2 玻璃相 成分*1520 9.1 186. 090.7 83.3 10.1 60.37 0.10 0.101602 8
12、.3 287. 310.8 42.6 50.1 90.53 0.10 0.10莫来石高硅氧玻璃化学成分 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地3.3.6.3 锆莫来石(Zirconia mullite material)3Al2O3+2ZrSiO43Al2O32SiO2+2ZrO2耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地 促进烧结作用（空位） 提高高温力学性能（相变增韧） 改善热震稳定性（相变增韧，微裂纹增韧）ZrO2引入莫来石材料中的作用：不同组成的ZTM材料，其强韧化机制不同。ZrO21530%时，ZTM材料以应力诱导相变增韧为主；ZrO2大于30时，ZTM材料以微裂纹增韧为主。ZrO2
13、粒径较大，主要以m-ZrO2形式存在，材料以微裂纹增韧为主。ZrO2粒径较小，t-ZrO2相对含量较高，材料力学性能的提高主要源于t-ZrO2的相变增韧。 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地生产烧结锆莫来石原料生产工艺： 工业氧化铝锆英石 高铝矾土锆英石+（工业氧化铝）耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地烧结莫来石制品的生产工艺与高铝制品的生产工艺相似。 颗粒料：合成莫来石熟料 4555 细粉：合成莫来石熟料，或白刚玉、石英粉及“纯净”粘土等配成与莫来石组成相当的混合粉料。55453.3.6.4 莫来石质制品生产工艺要点(Technology of mullite bricks)烧结
14、法合成莫来石制品和熔铸法合成莫来石制品。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地 烧成温度：15501600（电熔料，T1700） 烧成气氛：莫来石在1370以上的还原气氛下将会发生分解，部分SiO2变为气态的SiO离开砖体。当温度高于1650时，即使不是还原气氛而在较低的氧分压下，莫来石也会分解。燃烧温度及气氛直接影响莫来石砖的烧成。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地 高温抗折强度：烧结莫来石制品电熔莫来石制品 体积稳定性、抗蠕变性：电熔莫来石制品，莫来石制品高铝砖 抗侵蚀能力：电熔莫来石砖烧结莫来石砖 抗酸性及低碱度熔渣侵蚀：莫来石制品镁质制品 莫来石砖在1450以上时不宜与碱性物质
15、接触，否则莫来 石就会分解。3.3.6.5 莫来石质制品性能(Properties)耐火度高，荷重软化温度高、高温蠕变率低， 优异的抗热震性能、耐渣侵蚀性能，高剪切模量等。耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地项目指标 Al2O3，%70 耐火度，1850 0.2MPa荷重软化温度T2，1700 显气孔率，23 体积密度，g-32.55烧结莫来石砖的理化指标 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地项 目指 标 Al2O3，7274 SiO2，2426 Fe2O3，0.8 Fe2O3+CaO+MgO+TiO2+R2O，2.1 显气孔率，17 体积密度，g-32.58 常温耐压强度，MPa39.2 0.2 MPa荷重软化温度，T1不低于1620 T2不低于1660 重烧线变化（1600，2h），%0电熔莫来石砖的理化性能 耐火材料与高温陶瓷国家重点实验室培育基地项 目用烧结料制的莫来石砖用电熔料制的莫来石砖 热风炉玻璃熔窑热风炉 Al2O3, % 耐火度, 显气孔率, 体积密度, g-3 常温耐
