第5章 铝硅系耐火材料-1
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（一）Al2O3—SiO2— K2O系统
河南矾土原料中含 K2O高， 一般为0.5% ~ 2.0%, K2O也是粘土砖和半硅砖的 主要杂质。
5.1.3 与硅酸铝质耐火材料有关的杂质氧化物－ Al2O3－SiO2物系
（一）Al2O3—SiO2—K2O系统相图
SiO2-A3S2 （1595℃） → SiO2-A3S2-KAS4（985 ℃） △T=610 ℃ 较大
2、高铝砖: K2O 1.0%C, 2.0%D C: L1315 =(C-c)/(c-1315℃） =6.4% D: L1315 =(D-d)/(d-1315℃） =13.8% →B砖、D砖液相约为A砖、C砖的2.2倍。
5.1.3 与硅酸铝质耐火材料有关的杂质氧化物－ Al2O3－SiO2物系
（二）Al2O3—SiO2—氧化铁系统 1 为什么要避免“黑心”砖出现？
1）△ Al2O3-B-AT
2）△AT-C-SiO2
3) 平行四边形ABCD 4) △ Al2O3-A-B 5) △AT-B-C 6）△SiO2-D-C
◇固化温度1727℃（P1） 凝聚相为刚玉、AT、莫来石B ◇固化温度1480℃（P2） 凝聚相为AT、SiO2、莫来石C ◇莫来石
◇凝聚相为莫来石、刚玉 ◇凝聚相为莫来石、AT ◇凝聚相为莫来石、SiO2
L=(A’-A3S2)×100%/(a’A3S2)≈60%
（五）Al2O3—SiO2—CaO系统
当材料的组成点在莫来石初晶区内，形成钙斜长石(CAS2)—莫来 石—鳞石英间的共熔点1(1345℃)，其熔液相量达10%左右。当温度 升高到1500℃时，液相量增到3l.2％。
杂质氧化物对二元混合物无变点的影响
和莫来石固溶区ABCD之内。
例：1) Al2O3含量88%的煅烧矾土
中的0.16%TiO2，应固溶于刚玉中。 2) 只有高铝砖中才会出现AT相。
但实际上还存在许多其他杂质 氧化物：
TiO2 、Fe2O3、 CaO 、MgO 及R2O 等。
5.1.3 与硅酸铝质耐火材料有关的杂质氧化物－ Al2O3－SiO2物系
我国部分地区硬质粘土技术标准
产地
王村 等级 特级 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Al2O3+TiO2,% 44～50 ＞42 ＞36 ＞30 Fe2O3,% ＜1.2 ＜2.5 ＜3.0 ＜3.0 灼减，％ ＜15 ＜15 ＜15 ＜15 耐火度，℃ ＞1750 ＞1730 ＞1670 ＞1630
广元凤台山
Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级
γ -莫来石：含有少量以固溶体状态存在的氧化铁和
氧化钛
5.1.2 莫来石
●
Al4+2xSi2-2xO10-x 固溶体（ X=0.2-0.9 ）
事实上，莫来石中的 x 值以及不同杂质化合物在莫来石 中的固溶量，均会对莫来石的晶体结构及性能产生较大
影响，从而对以莫来石为主晶相的耐火材料的高温性能
产生影响。
用于玻璃窑的粘土砖，在 Na2O
的作用下，往往形成霞石和刚 玉，存在于玻璃结石之中。 ∵SiO2-A2S3(1595℃)→ SiO2-A2S3-NAS6(1050℃)→
Al2O3-A2S3-NAS6(1104℃)→
Al2O3-NAS6-NAS2(1063℃)
（四）Al2O3—SiO2—MgO系统
优质粘土砖A：Al2O3 46% 吸收2%MgO,1500℃形成 液相量
5.1.2 莫来石
◆ 莫来石的晶体结构常数与其中Al2O3含量及杂质
含量有关。固溶入莫来石的杂质氧化物主要是过 渡金属氧化物。
Lattice constants a, b and c of mullite dependent from the Al2O3 content of the phase
杂质氧化物对莫来石组成的影响
SiO2—A12O3系组成与耐火度间的关系
5.1.2 莫来石
●
Al4+2xSi2-2xO10-x 固溶体（ X=0.2-0.9 ）
● 相应的Al2O3 含量为 50~90%。
◆ 但在一般工业
生产条件下，莫来 石多以不一致熔化
合物出现，其组成
介于A3S2~A2S之间， Al2O3含量为
71.8~7
Al4+2xSi2-2xO10-x 固溶体（ X=0.2-0.9 ）
莫来石每一个晶胞中有一个Si4+被Al3+所置换：
2Si4+＋O2-→2Al3++ □
（□为氧空位）
氧的电价不平衡，致使莫来石矿物不稳定。
杂质中的阳离子主要是取代莫来石铝氧八面体中的铝离
子，固溶于莫来石中。杂质离子半径＜0.7埃时，可以占
5.1.3 与硅酸铝质耐火材料有关的“杂质氧化物－Al2O3 －SiO2” 物系
我国高铝砖 TiO2 1.5~4.0% ，粘
土砖和半硅砖 TiO2 1% 左右，因此，
如只考虑 A12O3 、 SiO2 和 TiO2 三成分， 硅酸铝制品的组成点分别落在SiO2-D-
C 、 A12O3-A-B 和 A12O3-AT-B 三角形
一、粘土原料
1、定义：沉积矿床或铝硅酸盐岩石——风化——土状矿物 耐火粘土：耐火度≥1580℃ 按耐火度分：特级、一级、二级、三级 2、种类： 1）硬质粘土 沉积矿床（时间长）、致密→水中不分散，可塑性差→熟料 山东淄博地区的硬质粘土含有较低的杂质成分——焦宝石 2）软质粘土（半软质粘土、可塑粘土） 沉积矿床（时间短）、松散→水中分散，可塑性好→结合剂
M2O4氧化物固溶量 的改变会引起SiO2
的变化，而与Al2O3
无关。
杂质氧化物对莫来石晶体形貌的影响
含V2O38.7wt.%莫来石
含Cr2O311.5wt.%莫来石
含Fe2O310.3wt.%莫来石
B2O3在莫来石中的固溶区域
碱金属、碱土金属离子可少量固溶到莫来石结构中： Na2O固溶量最大可达0.4wt.% MgO固溶度最大可达0.5wt.%
由图可见，阳离子半径比较小、电价与Al 3+ 相同的氧化物
不同半径过渡金属在莫来石中固溶量
在莫来石中的固溶度较大。
杂质氧化物对莫来石组成的影响
莫 来 石 组 成 变 化
不 同 过 渡 金 属 随 固 溶 量 增 加 时 的
● M2O3 类氧化物
固溶量的改变会引起 Al2O3的变化，而与
SiO2无关。相反，
△T=385℃ △T=215℃
低共熔点比较：
还原气氛 Al2O3 - A3S2 (1840℃) ↓ Al2O3 -A3S2-FeO· Al2O3 (1380℃)
△T=460℃
氧化气氛 Al2O3- A3S2 (1840℃) ↓ Al2O3 -A3S2-Fe2O3· Al2O3 (1460℃) △T=380℃
Al2O3-A3S2（1840 ℃） → Al2O3-A3S2-KAS4 （ 1315 ℃） △T=525 ℃ 较小
在Al2O3—SiO2—K2O系统中，当K2O含量增加 时，随着温度的升高，所形成的高温液相量会迅 速增加。例如： 1、粘土砖: K2O 1.0%A, 2.0%B A: L985 =(A-a)/(a-985℃） =9.2% B: L985 =(B-b)/(b-985℃） =20.0%
5.1.3 与硅酸铝质耐火材料有关的杂质氧化物－ Al2O3－SiO2物系
思考： 1) Al2O3含量88%的煅烧矾土中含有
0.16%TiO2，此时TiO2 以何种方式存在？
2) 在硅酸铝质制品中哪个砖种才会出现
AT相？
思考：SiO2—A12O3系的组成与耐火度之间的关系
5.2 粘土质耐火材料
Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 特级 Ⅰ级 Ⅱ级 级外品 特级 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级
＞39 ＞33 ＞33
40～46 35～40 30～35 ＞38 ＞37 ＞35 ＞32 44～50 42～48 36～42 30～36
≤3 3～4 4～5
＜2.5 ＜3.0 ＜3.0 ≤1.2 ≤1.6 ≤2.0 ≤2.5 ＜1.2 ＜2.5 ＜3.0 ＜3.0
≤15～16 ≤15～16 ≤15～16
≤15 ≤15 ≤15 — — — — ≤18 ≤18 ≤18 ≤18
≥1630 ≥1630 ≥1630
＞1730 ＞1670 ＞1670 ≥1760 ≥1750 ≥1730 ≥1610 ＞1750 ＞1730 ＞1670 ＞1630
明水王白庄
珙县罗通坝
渤海湾老石旦
第五章 Al2O3-SiO2系（硅酸铝质） 耐火材料
铝硅系耐火材料概述
铝硅系耐火原料
铝硅系耐火制品
2016/3/19
本章重点：
Al2O3-SiO2二元系统
← 结晶效应
杂质对Al2O3-SiO2二元系统的影响 ←玻璃效应
Al2O3-SiO2系制品的生产工艺 Al2O3-SiO2系制品的性能
5.1.2 莫来石
莫来石(A3S2) 的性质
◆ 熔点较高（1830 ℃）
◆ 密度低（3.16 g/cm3）,强度高（~200 MPa）
◆ 导热率低（1400 ℃，λ=12.54 KJ/m· h· k） ◆ 线膨胀较小（20~1400℃，α=4.5×10-6 K-1） ◆ 杨氏模量为230 GPa左右 ◆ 断裂韧性：2.5 MPa ·m ◆ 化学性质稳定 ◆ 高温力学强度优良 ↑ 结晶习性（长柱状、针状 ）←←结构特征
2
为什么要磁选？控制氧化铁含量？
5.1.3 与硅酸铝质耐火材料有关的杂质氧化物－ Al2O3－SiO2物系
不同气氛下Al2O3—SiO2—氧化铁系统相图
低共熔点比较：
氧化气氛 还原气氛 SiO2-A3S2 SiO2-A3S2 (1595℃) (1595℃) ↓ ↓ SiO2-A3S2-Fe2O3· Al2O3 SiO2-A3S2-2FeO· 2Al2O3· 5SiO2 (1380℃) (1210℃)
（五）Al2O3—SiO2—CaO系统
无变点降低顺序：
SiO2-莫来石组合： K2O>Na2O>FeO>CaO>Fe3O4>MgO>TiO2
莫来石-Al2O3组合：
Na2O>K2O>FeO>Fe3O4>CaO>MgO>TiO2
（六）SiO2-A12O3-TiO2系统
（六）SiO2-A12O3-TiO2系统
（二）Al2O3—SiO2—氧化铁系统
1
硅酸铝耐火材料不宜在还原气氛下烧成和使用。“黑
心”砖中氧化铁含量应尽可能的低。
2 抵抗氧化铁侵蚀的能力，Al2O3／SiO2比大于莫来石
组成的高铝砖优于Al2O3／SiO2比小于莫来石组成的 高铝砖、粘土砖和半硅砖。
（三）Al2O3—SiO2—Na2O系统
应用：冶金工业（高炉、热风炉、蓄热室、加热 炉、均热炉、退火炉及铸锭系统等）、机械工业、
石油化工工业、动力工业以及轻工业等。
5.1 铝硅系耐火材料概述
5.1.1
Al2O3-SiO2二元系统的组成
硅酸铝质耐火材料的分类
制品名称 半硅质 粘土 Ⅲ等高铝砖 Ⅱ等高铝砖 Ⅰ等高铝砖 刚玉砖 Al2O3（%） 15~30 30~46 46~60 60~75 ＞75 95~99 主要矿相 石英变体、莫来石、玻璃相 莫来石（~50%）、石英变体、 玻璃相 莫来石（60~70%）、石英变体、 玻璃相 莫来石、少量刚玉、玻璃相 莫来石、刚玉、少量玻璃相 刚玉、少量玻璃相 化学性质 半酸性 弱酸性 弱酸性 弱酸性 似中性 中性
据莫来石晶格中的空位；杂质离子半径＞0.7埃时，则使 莫来石晶格膨胀。
● 在离子半径较大的碱或碱土族化合物作用下将促使莫
来石分解。
5.1.2 莫来石
◆ 一般情况下，通过固相反应制备的烧结莫来 石多为A3S2，x=0.25; 而电熔莫来石多为富铝莫 来石A2S， x=0.40。
莫来石有三种晶型：
α -莫来石：3Al2O3· 2SiO2 β -莫来石：含有呈固溶体状态存在的残余氧化铝
软质及半软质粘土技术条件
化学成分，％
类 型 级 品 Al2O3 不小于 Fe2O3 不大于 耐火度，℃ 不小于 灼减，％ 不大于 可塑性指 标 不小于
软质粘土
特级品 Ⅰ级品 Ⅱ级品 Ⅲ级品
Ⅰ级品 Ⅱ级品 Ⅲ级品
33 30 25 20 35 30 25
1.5 2.0 2.5 3.0 2.5 3.0 3.5
1710 1670 1630 1580 1690 1650 1610
15 15 17 17 17 17 17
4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
半软质粘土
3、化学矿物组成： 主要化学成分：Al2O3、SiO2 主矿物（主晶相）：高岭石 （ 高岭石族、蒙脱石族、叶腊石族、水云母族） 次矿物（次晶相）：石英、铁化合物、有机物等 ◆ Al2O3含量及Al2O3／SiO2比值愈接近高岭石矿物的理论值 →→粘土纯度↑，质量↑。
河南矾土原料中含 K2O高， 一般为0.5% ~ 2.0%, K2O也是粘土砖和半硅砖的 主要杂质。
5.1.3 与硅酸铝质耐火材料有关的杂质氧化物－ Al2O3－SiO2物系
（一）Al2O3—SiO2—K2O系统相图
SiO2-A3S2 （1595℃） → SiO2-A3S2-KAS4（985 ℃） △T=610 ℃ 较大
2、高铝砖: K2O 1.0%C, 2.0%D C: L1315 =(C-c)/(c-1315℃） =6.4% D: L1315 =(D-d)/(d-1315℃） =13.8% →B砖、D砖液相约为A砖、C砖的2.2倍。
5.1.3 与硅酸铝质耐火材料有关的杂质氧化物－ Al2O3－SiO2物系
（二）Al2O3—SiO2—氧化铁系统 1 为什么要避免“黑心”砖出现？
1）△ Al2O3-B-AT
2）△AT-C-SiO2
3) 平行四边形ABCD 4) △ Al2O3-A-B 5) △AT-B-C 6）△SiO2-D-C
◇固化温度1727℃（P1） 凝聚相为刚玉、AT、莫来石B ◇固化温度1480℃（P2） 凝聚相为AT、SiO2、莫来石C ◇莫来石
◇凝聚相为莫来石、刚玉 ◇凝聚相为莫来石、AT ◇凝聚相为莫来石、SiO2
L=(A’-A3S2)×100%/(a’A3S2)≈60%
（五）Al2O3—SiO2—CaO系统
当材料的组成点在莫来石初晶区内，形成钙斜长石(CAS2)—莫来 石—鳞石英间的共熔点1(1345℃)，其熔液相量达10%左右。当温度 升高到1500℃时，液相量增到3l.2％。
杂质氧化物对二元混合物无变点的影响
和莫来石固溶区ABCD之内。
例：1) Al2O3含量88%的煅烧矾土
中的0.16%TiO2，应固溶于刚玉中。 2) 只有高铝砖中才会出现AT相。
但实际上还存在许多其他杂质 氧化物：
TiO2 、Fe2O3、 CaO 、MgO 及R2O 等。
5.1.3 与硅酸铝质耐火材料有关的杂质氧化物－ Al2O3－SiO2物系
我国部分地区硬质粘土技术标准
产地
王村 等级 特级 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Al2O3+TiO2,% 44～50 ＞42 ＞36 ＞30 Fe2O3,% ＜1.2 ＜2.5 ＜3.0 ＜3.0 灼减，％ ＜15 ＜15 ＜15 ＜15 耐火度，℃ ＞1750 ＞1730 ＞1670 ＞1630
广元凤台山
Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级
γ -莫来石：含有少量以固溶体状态存在的氧化铁和
氧化钛
5.1.2 莫来石
●
Al4+2xSi2-2xO10-x 固溶体（ X=0.2-0.9 ）
事实上，莫来石中的 x 值以及不同杂质化合物在莫来石 中的固溶量，均会对莫来石的晶体结构及性能产生较大
影响，从而对以莫来石为主晶相的耐火材料的高温性能
产生影响。
用于玻璃窑的粘土砖，在 Na2O
的作用下，往往形成霞石和刚 玉，存在于玻璃结石之中。 ∵SiO2-A2S3(1595℃)→ SiO2-A2S3-NAS6(1050℃)→
Al2O3-A2S3-NAS6(1104℃)→
Al2O3-NAS6-NAS2(1063℃)
（四）Al2O3—SiO2—MgO系统
优质粘土砖A：Al2O3 46% 吸收2%MgO,1500℃形成 液相量
5.1.2 莫来石
◆ 莫来石的晶体结构常数与其中Al2O3含量及杂质
含量有关。固溶入莫来石的杂质氧化物主要是过 渡金属氧化物。
Lattice constants a, b and c of mullite dependent from the Al2O3 content of the phase
杂质氧化物对莫来石组成的影响
SiO2—A12O3系组成与耐火度间的关系
5.1.2 莫来石
●
Al4+2xSi2-2xO10-x 固溶体（ X=0.2-0.9 ）
● 相应的Al2O3 含量为 50~90%。
◆ 但在一般工业
生产条件下，莫来 石多以不一致熔化
合物出现，其组成
介于A3S2~A2S之间， Al2O3含量为
71.8~7
Al4+2xSi2-2xO10-x 固溶体（ X=0.2-0.9 ）
莫来石每一个晶胞中有一个Si4+被Al3+所置换：
2Si4+＋O2-→2Al3++ □
（□为氧空位）
氧的电价不平衡，致使莫来石矿物不稳定。
杂质中的阳离子主要是取代莫来石铝氧八面体中的铝离
子，固溶于莫来石中。杂质离子半径＜0.7埃时，可以占
5.1.3 与硅酸铝质耐火材料有关的“杂质氧化物－Al2O3 －SiO2” 物系
我国高铝砖 TiO2 1.5~4.0% ，粘
土砖和半硅砖 TiO2 1% 左右，因此，
如只考虑 A12O3 、 SiO2 和 TiO2 三成分， 硅酸铝制品的组成点分别落在SiO2-D-
C 、 A12O3-A-B 和 A12O3-AT-B 三角形
一、粘土原料
1、定义：沉积矿床或铝硅酸盐岩石——风化——土状矿物 耐火粘土：耐火度≥1580℃ 按耐火度分：特级、一级、二级、三级 2、种类： 1）硬质粘土 沉积矿床（时间长）、致密→水中不分散，可塑性差→熟料 山东淄博地区的硬质粘土含有较低的杂质成分——焦宝石 2）软质粘土（半软质粘土、可塑粘土） 沉积矿床（时间短）、松散→水中分散，可塑性好→结合剂
M2O4氧化物固溶量 的改变会引起SiO2
的变化，而与Al2O3
无关。
杂质氧化物对莫来石晶体形貌的影响
含V2O38.7wt.%莫来石
含Cr2O311.5wt.%莫来石
含Fe2O310.3wt.%莫来石
B2O3在莫来石中的固溶区域
碱金属、碱土金属离子可少量固溶到莫来石结构中： Na2O固溶量最大可达0.4wt.% MgO固溶度最大可达0.5wt.%
由图可见，阳离子半径比较小、电价与Al 3+ 相同的氧化物
不同半径过渡金属在莫来石中固溶量
在莫来石中的固溶度较大。
杂质氧化物对莫来石组成的影响
莫 来 石 组 成 变 化
不 同 过 渡 金 属 随 固 溶 量 增 加 时 的
● M2O3 类氧化物
固溶量的改变会引起 Al2O3的变化，而与
SiO2无关。相反，
△T=385℃ △T=215℃
低共熔点比较：
还原气氛 Al2O3 - A3S2 (1840℃) ↓ Al2O3 -A3S2-FeO· Al2O3 (1380℃)
△T=460℃
氧化气氛 Al2O3- A3S2 (1840℃) ↓ Al2O3 -A3S2-Fe2O3· Al2O3 (1460℃) △T=380℃
Al2O3-A3S2（1840 ℃） → Al2O3-A3S2-KAS4 （ 1315 ℃） △T=525 ℃ 较小
在Al2O3—SiO2—K2O系统中，当K2O含量增加 时，随着温度的升高，所形成的高温液相量会迅 速增加。例如： 1、粘土砖: K2O 1.0%A, 2.0%B A: L985 =(A-a)/(a-985℃） =9.2% B: L985 =(B-b)/(b-985℃） =20.0%
5.1.3 与硅酸铝质耐火材料有关的杂质氧化物－ Al2O3－SiO2物系
思考： 1) Al2O3含量88%的煅烧矾土中含有
0.16%TiO2，此时TiO2 以何种方式存在？
2) 在硅酸铝质制品中哪个砖种才会出现
AT相？
思考：SiO2—A12O3系的组成与耐火度之间的关系
5.2 粘土质耐火材料
Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 特级 Ⅰ级 Ⅱ级 级外品 特级 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级
＞39 ＞33 ＞33
40～46 35～40 30～35 ＞38 ＞37 ＞35 ＞32 44～50 42～48 36～42 30～36
≤3 3～4 4～5
＜2.5 ＜3.0 ＜3.0 ≤1.2 ≤1.6 ≤2.0 ≤2.5 ＜1.2 ＜2.5 ＜3.0 ＜3.0
≤15～16 ≤15～16 ≤15～16
≤15 ≤15 ≤15 — — — — ≤18 ≤18 ≤18 ≤18
≥1630 ≥1630 ≥1630
＞1730 ＞1670 ＞1670 ≥1760 ≥1750 ≥1730 ≥1610 ＞1750 ＞1730 ＞1670 ＞1630
明水王白庄
珙县罗通坝
渤海湾老石旦
第五章 Al2O3-SiO2系（硅酸铝质） 耐火材料
铝硅系耐火材料概述
铝硅系耐火原料
铝硅系耐火制品
2016/3/19
本章重点：
Al2O3-SiO2二元系统
← 结晶效应
杂质对Al2O3-SiO2二元系统的影响 ←玻璃效应
Al2O3-SiO2系制品的生产工艺 Al2O3-SiO2系制品的性能
5.1.2 莫来石
莫来石(A3S2) 的性质
◆ 熔点较高（1830 ℃）
◆ 密度低（3.16 g/cm3）,强度高（~200 MPa）
◆ 导热率低（1400 ℃，λ=12.54 KJ/m· h· k） ◆ 线膨胀较小（20~1400℃，α=4.5×10-6 K-1） ◆ 杨氏模量为230 GPa左右 ◆ 断裂韧性：2.5 MPa ·m ◆ 化学性质稳定 ◆ 高温力学强度优良 ↑ 结晶习性（长柱状、针状 ）←←结构特征
2
为什么要磁选？控制氧化铁含量？
5.1.3 与硅酸铝质耐火材料有关的杂质氧化物－ Al2O3－SiO2物系
不同气氛下Al2O3—SiO2—氧化铁系统相图
低共熔点比较：
氧化气氛 还原气氛 SiO2-A3S2 SiO2-A3S2 (1595℃) (1595℃) ↓ ↓ SiO2-A3S2-Fe2O3· Al2O3 SiO2-A3S2-2FeO· 2Al2O3· 5SiO2 (1380℃) (1210℃)
（五）Al2O3—SiO2—CaO系统
无变点降低顺序：
SiO2-莫来石组合： K2O>Na2O>FeO>CaO>Fe3O4>MgO>TiO2
莫来石-Al2O3组合：
Na2O>K2O>FeO>Fe3O4>CaO>MgO>TiO2
（六）SiO2-A12O3-TiO2系统
（六）SiO2-A12O3-TiO2系统
（二）Al2O3—SiO2—氧化铁系统
1
硅酸铝耐火材料不宜在还原气氛下烧成和使用。“黑
心”砖中氧化铁含量应尽可能的低。
2 抵抗氧化铁侵蚀的能力，Al2O3／SiO2比大于莫来石
组成的高铝砖优于Al2O3／SiO2比小于莫来石组成的 高铝砖、粘土砖和半硅砖。
（三）Al2O3—SiO2—Na2O系统
应用：冶金工业（高炉、热风炉、蓄热室、加热 炉、均热炉、退火炉及铸锭系统等）、机械工业、
石油化工工业、动力工业以及轻工业等。
5.1 铝硅系耐火材料概述
5.1.1
Al2O3-SiO2二元系统的组成
硅酸铝质耐火材料的分类
制品名称 半硅质 粘土 Ⅲ等高铝砖 Ⅱ等高铝砖 Ⅰ等高铝砖 刚玉砖 Al2O3（%） 15~30 30~46 46~60 60~75 ＞75 95~99 主要矿相 石英变体、莫来石、玻璃相 莫来石（~50%）、石英变体、 玻璃相 莫来石（60~70%）、石英变体、 玻璃相 莫来石、少量刚玉、玻璃相 莫来石、刚玉、少量玻璃相 刚玉、少量玻璃相 化学性质 半酸性 弱酸性 弱酸性 弱酸性 似中性 中性
据莫来石晶格中的空位；杂质离子半径＞0.7埃时，则使 莫来石晶格膨胀。
● 在离子半径较大的碱或碱土族化合物作用下将促使莫
来石分解。
5.1.2 莫来石
◆ 一般情况下，通过固相反应制备的烧结莫来 石多为A3S2，x=0.25; 而电熔莫来石多为富铝莫 来石A2S， x=0.40。
莫来石有三种晶型：
α -莫来石：3Al2O3· 2SiO2 β -莫来石：含有呈固溶体状态存在的残余氧化铝
软质及半软质粘土技术条件
化学成分，％
类 型 级 品 Al2O3 不小于 Fe2O3 不大于 耐火度，℃ 不小于 灼减，％ 不大于 可塑性指 标 不小于
软质粘土
特级品 Ⅰ级品 Ⅱ级品 Ⅲ级品
Ⅰ级品 Ⅱ级品 Ⅲ级品
33 30 25 20 35 30 25
1.5 2.0 2.5 3.0 2.5 3.0 3.5
1710 1670 1630 1580 1690 1650 1610
15 15 17 17 17 17 17
4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
半软质粘土
3、化学矿物组成： 主要化学成分：Al2O3、SiO2 主矿物（主晶相）：高岭石 （ 高岭石族、蒙脱石族、叶腊石族、水云母族） 次矿物（次晶相）：石英、铁化合物、有机物等 ◆ Al2O3含量及Al2O3／SiO2比值愈接近高岭石矿物的理论值 →→粘土纯度↑，质量↑。