第5章铝硅系耐火材料-3概要

本产品可应用于中高档陶瓷窑具、工具砖及精密铸造 行业的生产。
2. 电熔法合成莫来石
以工业氧化铝（或优质矾土熟料）、高纯硅石为原料，经配料、 混合均匀后，投入电弧炉中熔融，再冷却成莫来石熔块，然后将 莫来石熔块粉碎、酸洗净化制成不同粒度的原料使用。
◆ 控制的工艺参数主要是：熔融温度和时间、冷却速度等。
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↑
—— 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β-莫来石。
—— 只有Al2O3＞80%时才会出现刚玉相。
★ 关于锆莫来石(Zirconia mullite material)
1. 烧结法合成莫来石
B. 合成工艺路线类型
a). 配合料 → 干混、细磨→ 成球→ 回转窑煅烧 b). 配合料 → 湿磨→ 压滤→ 块体料→ 回转窑煅烧 c). 配合料 →干混、细磨→ 加水练泥→ 压成料块→ 隧道窑煅烧
C. 影响烧结莫来石质量的主要工艺因素
a). 煅烧温度：采用纯净的Al2O3与SiO2原料合成莫来石时，一般在 1200℃左右即开始形成，到1650 ℃时反应完成，但此时莫来石晶 体发育不完善，到1700 ℃以后才能发育好。故这种情况下，合成 莫来石的煅烧温度应 ≥ 1700℃。当采用天然原料配料时，煅烧温度 可稍低些。
<3 <5 <10
≥1790
<0.2 <0.3 <0.3
≥2.75 ≥2.70 ≥2.65
<3 <5 <10
≥1790
1. 烧结法合成莫来石
M45莫来石 由优质高岭土和少量工业氧化铝及矿化剂， 采用湿法真空成型，高温烧成，形成一种高硅氧玻璃 材料，及由莫来石和玻璃二晶相组成的复合材料，其 产品性能类似英国莫来卡特料，是一种理想的高温窑 具材料。指标 Al2O3 44-46, Fe2O3≤0.5, R2O≤0.5， 体密≥2.55 g/cm3，晶相（%）≥55
C. 影响烧结莫来石质量的主要工艺因素 ◆ 煅烧温度
C. 影响烧结莫来石质量的主要工艺因素
b) 原料化学组成（Al2O3/SiO2比、纯度）
—— Al2O3/SiO2会影响合成莫来石的相组成。
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℃） ——杂质的存在导致液相的生成，而液相的存在通常可促进晶体的发 育及坯体的致密化。
1. 烧结法合成莫来石
A. 配料类型
a). 天然高铝矾土 + 高岭土
b). 工业氧化铝 + 粘土 c). 工业氧化铝 + 硅石
注意使Al2O3的配比量稍高 于莫来石的理论铝含量，
d). 工业氧化铝 + 高铝矾土（或“三石”精矿） 以减少刚玉相含量。
e). 刚玉 + 硅石
● 我国生产配方以 a)、b)两种为主。
3Al2O3+2ZrSiO4→3Al2O3·2SiO2+2ZrO2
ZrO2引入莫来石材料中的作用：
—— 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）
不同组成的锆增韧莫来石（ZTM）材料，其强韧化机制不同： --ZrO215~30%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。
（2）根据制品的莫来石含量分
低莫来石质、莫来石质、莫来石-刚玉质、刚玉－莫来石质。
5.6.1 烧结莫来石制品
一、原料——合成莫来石
合成莫来石的生产工艺过程为：
烧结莫来石 电熔莫来石
原料
配 料 细 磨/混合
压块或成球
高温煅烧 高温熔融
筛分备用
破粉碎
冷却
5.6.1 烧结莫来石制品
一、原料——合成莫来石
d）烧成气氛（氧化，还原）
全天然铝矾土精矿烧结莫来石
牌号 等级
M73
一级品 二级品 三级品
M70
一级品 二级品 三级品
M65
一级品 二级品 三级品
Al2O3 >73-79 <73-79 <73-79
>73-79 <73-79 <73-79
65-70 65-70 65-70
化学成分%
TiO2 <2.0
1. 烧结法合成莫来石
C. 影响烧结莫来石质量的主要工艺因素
C）配合料的细度：主要影响合成莫来石的烧结温度。烧结法合成 莫来石主要依靠Al2O3与SiO2间的固相反应来完成，提高原料的细 度，无疑将加速莫来石的合成速率，以及合成莫来石的烧结程度。
细磨时间对莫来石致密化的作用
C. 影响烧结莫来石质量的主要工艺因素
● 生产锆莫来石原料的工艺途径： ■ 工业氧化铝＋锆英石 ■ 高铝矾土＋锆英石+（工业氧化铝）
5. 6 莫来石质耐火制品 (Mullite refractories)
绪言
1、定义：以人工合成莫来石为主要原料生产的耐火材料。
2、 分类
（1）根据生产工艺分 烧结莫来石制品：以合成莫来石为骨料、以莫来石细粉（或白刚玉 细粉、石英细粉）及高纯度粘土等为基质，经高温烧成得到的莫来 石质制品。 熔铸莫来石制品：以高铝矾土或工业氧化铝、粘土或石英进行配料， 经熔融、浇铸、退火处理而成的莫来石质制品。
+1% MgO
+3% MgO
添加MgO对由粘土和活性Al2O3合成的莫来石熟料的显微结构的影响 （1600℃×3h）
原料纯度的影响：少量杂质的存在即可降低合成料中莫来石的含
量。实验证明，危害最大的是R2O，它们在高温下可促使莫来石 分解，融入玻璃相。Fe2O3 能延缓莫来石化反应的进程。TiO2少 量存在时促进莫来石化反应和莫来石晶体生长——部分Ti4+进入 A3S2晶格，形成有限固溶体；但大量存在的TiO2会起助熔作用。
Fe2O3 <0.6 <0.8 <1.0
<2.0
<0.6 <0.8 <1.0
Байду номын сангаас
<2.0
<0.6 <0.8 <1.0
Na2O＋ K2O <0.2 <0.3 <0.3
体积密度 /g/cm3
显气孔率
/%
耐火度 /℃
≥2.85 ≥2.80 ≥2.75
<3 <5 <10
≥1790
<0.2 <0.3 <0.3
≥2.80 ≥2.75 ≥2.70