耐火材料

第三章硅酸铝质耐火材料

1、硅酸铝质耐火材料的概念：以SiO2和Al2O3为基本化学组成的耐火材料。

2、分类：类别Al2O3 含量（%）主晶相

半硅砖15~30 莫来石、方石英

粘土砖30~48 莫来石

高铝砖48~90 III等：48~65 莫来石

II等：65~75 莫来石、刚玉

I等：＞75 刚玉、莫来石

刚玉砖＞90 刚玉

3、半硅质制品中含有一定数量的酸性物质，故呈半酸性。

4、硅酸铝质耐火材料是应用最广泛的耐火材料，在冶金、建材、石化、机械制造、动力等工业都有广泛的应用。

5、粘土质耐火材料是采用天然耐火粘土为原料，将大部分耐火粘土预先煅烧为熟料，然后与另一部分生粘土配合制成的Al2O3含量为30~48%的耐火材料。

6、粘土质耐火材料从生产工艺上大致可分为两类：

少熟料粘土砖：熟料配比较小，结合（生）粘土配比较大（约25~50%）

多熟料粘土砖：熟料配比较大，结合（生）粘土配比较小（约10~20%）

7、提高粘土砖高温性能的措施

粘土砖的耐火度波动于1580~1770℃，热震稳定性较好，但荷重软化温度较低，原因是不具网络骨架结构，玻璃相含量较多。

1. 降低粘土原料的杂质（尤其是碱金属氧化物）含量。

2. 适当提高烧成温度，使制品具有致密结构。

3. 采用高铝基质（Al2O3/SiO2≈2.55）组成特征的配料

4. 采用多熟料配料及混合细磨措施。

8、高铝质制品系指Al2O3含量在48%以上的耐火材料。

1、按制品的Al2O3含量分：

I 等高铝砖：＞75%

II 等高铝砖：65 ~ 75

III 等高铝砖：48 ~ 65

2、按制品的矿物组成分：

低莫来石质高铝制品●莫来石质高铝制品●莫来石—刚玉质制品●刚玉—莫来石质制品●刚玉质高铝制品

9、高铝矾土原料

一、化学矿物组成

主要化学组成：Al2O3、SiO2。其中Al2O3波动于45~80%。

主要杂质组成：Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O。总含量为2.5~6.0%。

10、高铝矾土在加热过程中的化学变化

高铝矾土在加热过程中的化学变化是其中各种矿物加热变化的综合反映。其烧结过程大致可分为三个阶段：（1）分解阶段（400~1200℃左右）

在该阶段，铝矾土中的水铝石和高岭石在400度左右开始脱水，700-——800度完成。（二）、二次莫来石化阶段（1200~1500℃左右）

“二次莫来石化过程”系指由高岭石莫来石化后析出的SiO2，与水铝石分解后形成的α-Al2O3反应形成莫来石相的过程。

（3）重结晶阶段（始于二次莫来石化趋于完成时，止于烧结结束）

该阶段的物理变化表现为：莫来石和刚玉晶体发育长大；气孔缩小、逐渐消失；料块逐渐致密并烧结，吸水率迅速降低。

11、影响高铝矾土烧结的因素（重点！）

影响铝矾土烧结的因素主要是二次莫来石化过程和液相的数量及组成。

（1）二次莫来石化过程

二次莫来石化过程对铝矾土的烧结影响很大。实验表明，II 级矾土煅烧时最难烧结，其烧结温度与特级矾土相当（1600~1700 ℃）。其原因在于：

a). II 级矾土中的Al2O3含量恰好处于莫来石的理论组成附近（65~75%），铝硅比Al2O3/SiO2≈2.55，因此烧结过程中生成的莫来石量最大，二次莫来石化过程最长，产生的体积膨胀最大，使得烧结困难。

b). 在II级矾土矿物组成中，高岭石和水铝石接近于各占约50%（51.5/48.5），其组织结构最不均匀，含有许多结构致密、大小不等且分布不均的球状或椭球状体，这使得II级矾土的二次莫来石化过程结束的温度最高

总之，促进矾土的二次莫来石化是保证其充分烧结的重要前提，而矾土的烧结则始于其二次莫来石化过程结束的温度。因此，矾土的煅烧温度一般控制为超过其二次莫来石化完成温度大约100~200℃.

（2）液相的数量与组成情况

A. 液相的存在既有助于二次莫来石化的进行，也会促进重结晶过程。

B、在高温作用下，液相将晶粒拉紧在一起并填充晶粒间的空隙，降低料块中的气孔率，促进烧结过程的完成。

C、K2O、Na2O含量增多时，将增加液相量、降低其粘度，结果将明显降低矾土的烧结温度，使烧结范围变窄。

实验结果表明，在矾土煅烧时，杂质中的K2O、Na2O全部进入玻璃相。CaO、MgO大部分进入玻璃相。而Fe2O3、TiO2在特级和I 级矾土中，由于含量高，进入玻璃相较多；但在II 级矾土中，进入结晶相形成固溶体较多。

12、矾土熟料的质量控制：1、化学组成2、烧结程度（吸水率、体积密度等）

13、配料：不同质量等级的熟料适当配合使用，有利于改善其基质组成。且这样混合配料时应以邻级原料混配为宜，Al2O3含量高的熟料以细粉加入为宜。

14、颗粒级配：一般也采用“粗、中、细”三级配合，并遵循“两头大、中间小”的原则，以求获得最大的生坯密度。

15、高铝制品属于中性耐火材料；耐火度较高（＞1770 ℃）；荷重软化温度＞1550 ℃；但抗热震稳定性较差，不如粘土砖。

硅线石族高铝质耐火材料

1、概念：系指采用硅线石族原料生产的高铝质耐火材料。

2、硅线石族原料有三种：蓝晶石、硅线石、红柱石，俗称“三石”。它们化学组成相同(Al2O3·SiO2，Al2O3：62.92%；SiO2：37.08%)，但结构不同。蓝晶石属三斜晶系，后两者属斜方晶系。“三石”加热到1300℃以后，均不可逆地转化为莫来石。“三石”的莫来石化过程同样伴随有一定的体积膨胀，因此，“三石”原料在某些收缩较大的材料生产中，有时用作膨胀剂。

莫来石质耐火材料

1、

概念、莫来石质耐火材料系指以合成莫来石为主要原料制成的、以莫来石为主晶相的耐火材料。