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淺談高鋁磚的成分

發布時間:2015/4/13 16:23:57 點擊率: 來源:admin 作者:榮盛耐材

     高鋁磚的成分

 

高鋁磚:用鋁硅系原料生產的耐火材料中,以Al2O3為主要成分劃分的磚有高鋁磚、莫來石磚及剛玉磚。

耐火磚:具有一定形狀和尺寸的耐火材料。按制備工藝方法來劃分可分為燒成磚、不燒磚、電熔磚、耐火隔熱磚;按形狀和尺寸可分為標準型磚、普通磚、特異型磚等。例如:耐火粘土磚、高鋁磚、硅磚、鎂磚等。

自然界中主要有鋁土礦和硅線石族礦物。

硅線石族礦物:存在于受過變質過程的泥質巖中,或原礦床經風化后的沖積層中。在變質期間經歷了溫度與壓力的演變作用,泥質巖內部基質結晶,形成硅線石、紅柱石及藍晶石礦。它們有著相同的化學成分,是天然的無水硅酸鋁原料,但它們有不同的礦物特性。大部分無水硅酸鋁原料,需要經過選礦,提高純度才能使用。

鋁土礦:化學組成及物理性能變化的范圍很大,是由于它在成礦初期,含鐵物質與氫氧化鋁呈膠體狀的混合物的緣故。礦床分布較廣,有些礦床對耐火材料是無價值的,主要作煉鋁的原料。原料中含鐵量高的,俗稱鐵礬土。作為耐火材料使用的是呈白色或灰白色,較純的礦,耐火度在1800~2000℃。原料的化學組成變化較大。鋁土礦的特性與氧化鋁相似,與堿金屬氧化物作用,生成鋁酸鹽,起酸根的作用;與酸作用,生成鋁鹽。鋁礬土是非塑性的含水氧化鋁礦物,含有一水鋁石和三水鋁石 

高鋁磚的礦物組成根據所使用的鋁礬土所定,熟料的礦物組成一般是莫來石、剛玉和玻璃相。莫來石理論組成為Al2O371.8%,SiO228.2%,其熔融分解溫度為1840℃。具有針狀結晶,呈網絡交叉結構,高溫狀態表現出較好的強度。剛玉以α-Al2O3形態存在,熔點為2050℃,硬度為莫氏9級,呈粒、柱狀晶體,有良好的化學穩定性,對酸、堿性爐渣都有一定的抵抗能力。

以莫來石礦物組成為基礎,根據Al2O3含量,可以判斷高鋁磚的相組成。磚中Al2O3低于71.8%時,組成基礎是莫來石和SiO2,如LZ-48牌號磚。因含有大量的SiO2在高溫下形成的液相可達20%~30%;磚中Al2O3超過71.8%時,多余的Al2O3在高溫下形成剛玉晶體,同時生成2個高溫晶相,共熔溫度由低Al2O3含量磚的1595℃上升到1840℃,如牌號為LZ-75的磚。實際上,生產中不可能反應達到完全的相平衡狀態,但形成的玻璃相甚少,存在于晶相的局部間隙中,含量不超過10%。

高溫機械性能不完全取決于磚內的Al2O3含量,更取決于形成的晶體形狀及玻璃相數量,組成與粘度。對高鋁磚進行的蠕變試驗或剛性模量和斷裂模量的研究表明,莫來石質磚高溫機械性能好于高Al2O3含量的磚。LZ-75牌號的高鋁磚,盡管形成大量的高耐火度的α-剛玉晶體,呈粒、柱狀,其微觀結構堅固性不亞于莫來石結構,但在應力作用下晶間少量的玻璃液使其產生滑移,引起結構變形、強度下降。莫來石質磚,如LZ-65、LZ-55牌號,主要是莫來石晶體,呈針狀,形成交叉網絡結構,玻璃相充填其間,能承受應力,不易變形,具有良好的高溫強度,尤其用硅線石族原料制的磚,原料純度高,經過燒成生成莫來石與SiO2除少量的SiO2與極微量雜質形成玻璃相外,其余的SiO2生成方石英充填于莫來石晶間,在冷卻后產生中間膨脹。該磚在長期使用中表現良好的抗蠕變性。LZ-48牌號的磚,盡管生成莫來石晶體,但它被大量的玻璃相淹沒,所以高溫機械強度較差,但常溫耐壓強度較好。因而,等速蠕變速率不同。LZ-75牌號磚的轉折溫度在1120~1130℃;LZ-48牌號磚的轉折溫度在1050℃;而莫來石質磚沒有觀察到轉折點。

以莫來石和剛玉為基本組成的高鋁磚高溫斷裂模量及剛性模量于800℃開始出現轉折;抗張強度在1000℃附近開始轉折,它們都有一個共同點,即在常溫至1000℃之間,其強度隨溫度升高而增加,反映了兩晶相受熱膨脹減輕了殘余內應力,使微裂紋彌合,導致強度升高。

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