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1、2018/9/16,1,第四章 硅酸铝质耐火材料 （Al2O3和 SiO2为基质化学组成） 半硅质耐火材料：Al2O31530% 粘土质耐火材料：Al2O33046%或48（我国)，性能和用途随Al2O3含量而异） 高铝质耐火材料：Al2O346%或48（我国） 我国古代就采用粘土质耐火材料，占全国耐火材料总产量的60以上。 特点：原料广，生产过程简单，成本低，价格便宜，高温适应性强。 用途：冶金、机械、化工、动力及硅酸盐等工业部门炉窑的主要筑炉材料。 冶金：高炉、热风炉、混铁炉、加热炉、均热炉 有色：回转窑、沸腾炉、鼓风炉、反射炉、熔铝炉、加热炉,2018/9/16,2,第一节化学组成及相平
2、衡 Al2O3和 SiO2数量变化决定制品的品种、性质及用途。 一、Al2O3SiO2系统状态图 化学组成相组成性能使用 揭示硅酸铝质耐火材料的化学组成与相组成及与耐火材料的性能之间存在这内在联系。它是正确选择和合理应用硅酸铝质耐火材料的理论依据。 1942年鲍恩与格雷提出的。 基本化学组成相组成稳定之间的关系：,2018/9/16,3,分析相同的意义：分析相组成，推断耐火材料的种类及性质,2018/9/16,4,1.晶相：（1470以上系统存三个晶相） 方石英（1723）SiO2 莫来石（1850）Al2O371.877.5的固溶体3Al2O3. SiO2：71.8Al2O3 2Al2O3.
3、 SiO2：77.5Al2O3 刚玉（2050）Al2O3 2共熔点：方石英莫来石1595 莫来石刚玉1840 3相组成：以莫来石为分界线：左：常温方石英+莫来石，1595生成共熔物（5.5Al2O3）右：常温莫来石+刚玉1840生成共熔物 半硅质方石英+莫来石 粘土质方石英+莫来石 高铝质方石英+莫来石；莫来石；莫来石+刚玉；刚玉,2018/9/16,5,二、杂质对相组成的影响：Fe2O3、K2O、Na2O、 MgO、CaO、TiO2、降低共熔点，严重影响耐火度（降低100600）,2018/9/16,6,第二节粘土质耐火材料 概况：弱酸性；主要制品：粘土砖、不定形耐火材料；生产简便、价格便
4、宜、应用广泛一、粘土质耐火材料的生产 原料的加工配料混练成型干燥烧成拣选成品 1.原料：耐火粘土高岭石+杂质（石英、硫铁矿、金红石、蜡石及有机物） Al2O3. 2SiO2.2H2O 1）高岭石是主要矿物，对耐火粘土性能起主要作用。 理论上 （煅烧后）,2018/9/16,7,实际上，因杂质影响，含量变化较大（Al2O3.3040的原因） 2）杂质极大的危害耐火粘土的性能。以Fe2O3、TiO2为甚，使砖坯烧成时产生鼓泡、溶洞及黑斑等缺陷，降低烧成率和制品性能，Fe2O3、TiO21.21.5。K2O、Na2O、 MgO、CaO等会抑制莫来石化，使制品耐火度、荷重软化温度显著下降， MgO+C
5、aO0.61.5%， K2O+Na2O1.5%， 3）杂质总量65，Al2O3+TiO275% 第二等：AL203 6075 第三等：AL203 4860 根据矿物组成分类为：莫来石刚玉质 莫来石增加，刚玉增加刚玉莫来石质刚玉质 耐火性能随AL203含量的提高而提高。,低莫来石质 莫来石减少，方石英增加,莫来石质,2018/9/16,18,一、高铝质耐火材料的原料：高铝矾土、蓝晶石、红柱石、硅线石及工业氧化铝等。高铝矾土的主要耐火矿物：水铝石（）高铝石（）（有的含） 波美石（）三水铝石（）天然刚玉（）化学组成： 主要杂质：Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O等（燃烧后） Ti
6、O2较多 ，分布不均 AL203 4890 Fe2O3分布不均SiO2 140 CaO、MgO较少 0.20.5,2018/9/16,19,高铝矾土的煅烧：（与粘土塑料相似）煅烧过程中发生的一系列物理化学变化，以水铝石和高岭石为主要 矿物的高铝矾土为例，分为三个阶段： （1）分解脱水和莫来石化阶段：,（2）二次莫来石化阶段：（次生莫来石化） 随着二次莫来石的生成，产生较大的体积膨胀，气化率增大，致使烧成制品疏松，这就是高铝矾土难烧结的原因。,2018/9/16,20,（3）重结晶烧结阶段：没来适合刚玉晶体发育长大，气化缩小和消失，培体逐渐致密化并烧结。 必须在高温下和较长时间才能达到良好烧结。
7、 少量Fe2O3、TiO2等杂质，与SiO2 、A203发生反应生成液相，有助于二次莫来石化和重结晶过程。 注：此烧结不是砖的烧结而是原料煅烧过程的一个阶段。经烧结后为塑料，再破碎、筛分、粉碎等后制坏。,2018/9/16,21,二、高铝质耐火材料生产工艺特点与粘土质相似 与多热料粘土质制品的生产工艺相似，根据原料特性、制品要求、生产条件等因素确定具体的工艺措施。关于烧成温度：取决于矾土原料的烧结性。 特级及一级矾土塑料：由于组织结构均匀致密，杂质Fe2O3、TiO2含量偏高，容易烧结，安全烧成温度范围较窄，容易过烧或欠烧。二级矾土熟料：由于二次莫来石化造成的膨胀和松散效应，不易烧结，烧成温度
8、略高。三级矾土熟料：组织致密，Al2O3含量低，烧成温度较低，一般略高于多熟料粘土制品3050。,2018/9/16,22,四、高铝质耐火材料的性质与粘土质耐火材料相比（Al2O3含量高），突出优点：耐火度及荷重软化温度高，随着Al2O3增加抗渣性显著改善。1）耐火度：17712000 因素：Al2O3含量和矿相组成，杂质含量和种类。2）荷重软化温度：开始温度1400，随着Al2O3含量增加而提高。Al2O390，随着Al2O3增加显著提高。（玻璃相减少）3）导热性：比粘土质制品高，原因：导热能力低的玻璃相较少，导热能力较好的莫来石和刚玉晶体量增加。4）耐热震性：粘土质和硅质之间，850水冷35次原因：刚玉热膨胀性较莫来石高，而非晶型转化之故。提高途径：（提高其耐热震性是亟待解决的重要问题）从颗粒结构、尺寸、级配着手。（可提高到850水冷30次以上）,
