铝矾土的煅烧

铝矾土得煅烧

关键字:

铝矾土；

分解阶段；二次莫来石化阶段;重晶烧结阶段;铝矾土得烧结;

1、铝矾土得加热变化

中国铝矾土主要就是D－K型，某些二级铝矾土含有勃姆石,个别得还含有一些白云母:有些三级铝矾土含有一定数量得地开石。

铝矾土得加热变化可分为三个阶段：分解阶段、二次莫来石化阶段与结晶烧结阶段。

（1)分解阶段（400~1200.C）

４00～1２00.C温度范围为铝矾土得分解阶段。在该阶段,铝矾土中得水铝石与高岭石在400。C时开始脱水,至４5０～600。C反应激烈,7０0~800.C完成。水铝石脱水后形成刚玉假象,此种假象仍保持原来水铝石得外形,但边缘模糊不清，折射率较水铝石低,在高温下逐步转变为刚玉.高岭石脱水后形成偏高岭石，95０。C以上时偏高岭石转变为莫来石与非晶态SiO2，后者在高温下转变为方石英。其反应式为：

表3－7 耐火材料用铝土矿得技术条件

注:①拣选分级后得某一级铝矾土矿石中,其它级别矿石得混入量不超过总量10%；②矿石块度50～3０0mm,若允许有小于50mm者，其数量不超过总量得10％;③矿石夹杂之杂质（如山皮、粘土等）不得超过1%,并不得混入明显得块状或片状石灰石

表3－8 耐火材料用铝矾土精矿得技术条件

α-Ａｌ2O3·H２O（水铝石)→(400~6０0。C)→α—Al２O３（刚玉假象）+H2O↑

Aｌ2O3·2SiO2·2H2O（高岭石）→(400~60０。C)→Al2O3·2ＳｉＯ２（偏高岭石）+H２O↑

３(Al2O３·2SiＯ2）（偏高岭石）→(400~60０。Ｃ）→３Ａl2O ３·２SiO2（莫来石）+４SiO２(非晶态SiＯ２）

(2）二次莫来石化阶段（12０0～１4０0。C或1５００。C) 在1200。C以上,从水铝石脱水形成得刚玉与高岭石分解出来得

游离SiO2继续发生反应形成莫来石,被成为二次莫来石: 3Ａl ２O3+２SiO2→(≥１200。Ｃ)→3Al2O3+2SiO2(二次莫来石）在二次莫来石化时,发生约１0％得体积膨胀.同时在1300～1400。C 以下时铝矾土中得Fe2Ｏ3、ＴiO2与其它杂质与Al２O３、ＳiO2反应既可形成液相，Fｅ2O3、TｉO2也可进入莫来石得晶格形成固溶体。液相得形成,有助于二次莫来石化得进行,同时也为重晶烧结阶段准备了条件。

(3)重晶烧结阶段（1４00~1５0０. Ｃ)

在二次莫来石化阶段,由于液相得形成，已经开始发生某种程度得烧结,但进程很缓慢。只有随着二次莫来石化得完成,重晶烧结作用才开始迅速进行。在1400~1500。C以上，由于液相得作用，刚玉与莫来石晶体长大，1500。C时约１0μｍ，到１7００。C分别为６０μm与90μm；同时，微观气孔在120０。Ｃ到１40０～150０。C之间约为１00～3０0μm，基本保持不变；在14０0~1500. C 以后迅速缩小与消失，气孔率降低,物料迅速趋向致密。

2、铝矾土得烧结

影响铝矾土烧结得主要因素有二次莫来石化、液相及铝矾土得组织结构。

二次莫来石化就是D-K型铝矾土在煅烧过程中必然发生得反应,该反应往往引起１0％左右得体积膨胀,对烧结起妨碍作用。其原因一就是生成二次莫来石时由于比重得变化引起物料本身得体积增大；二就是由于颗粒间发生二次莫来石反应而相互推开，从而在颗粒间形成

空隙。另外，反应时在颗粒周围首先形成莫来石薄膜也妨碍了铝、硅离子得进一步扩散，使反应难趋完全。

二次莫来石得形成量与铝矾土中水铝石、高岭石得相对含量有关.如果高岭石加热分解出得SiO2与水铝石分解出得Al2O3正好达到莫来石得组成，则二次莫来石得量将会达到最大。研究与生产实践都证明，Al2O3含量在65％～70％得二级铝矾土，Al２O3/ＳiＯ2比值接近莫来石得Al2O3/SiO2比值(２、55），在煅烧后莫来石得含量最高，二次莫来石化程度最大，最难于烧结;而Ａl2O3含量较高或较低得特级或三级铝矾土烧结较容易,温度也较低.

铝矾土得分散度对二次莫来石化得影响也就是显著得。铝矾土原矿煅烧时，由于矿物分布不均匀，颗粒反应后相互推开而引起得膨胀起着重要作用。这种作用使反应无法趋于完全，而生成得空隙往往不易弥合,使铝矾土难于致密化。原块铝矾土除组织结构较均匀得特级与三级在15０0。Ｃ以下达到烧结外,其它铝矾土往往吸水率较高.若将铝矾土细磨制坯后煅烧,分散度提高，二次莫来石化进行得较早，并易于完全,在较低得温度下既产生膨胀，对烧结有利.

由于烧结基本上开始于二次莫来石化完成得温度,所以充分得二次莫来石化就是铝矾土达到烧结得必要条件，特别就是对二级铝矾土尤为重要。

液相就是影响铝矾土烧结得另一重要因素。铝矾土煅烧时所形成液相量（一、二级铝矾土约１0％，三级约20％～30％）不足以填满颗粒间得全部空隙。在这种情况下，液相得作用首先就是把固体颗粒

拉在一起,使它们相互接触.但二次莫来石化引起得膨胀却就是把它们推开，两个相反得作用同时进行.在１400～15０0。Ｃ以内时，液相得数量较少、流动性较低，二次莫来石化起主导作用。在1400~150０. Ｃ以上时，二次莫来石趋于完全,液相数量与流动性都增大,液相烧结作用明显显现，成为烧结得主导因素.液相使固体颗粒基本上都相互接触之后，就逐渐发生着固体颗粒得溶解与分析晶过程，逐步导致晶粒堆积致密,直到最后形成连续得固相骨架,液相填充空隙，使铝矾土完全烧结。但液相也有其有害作用得一面,若液相量增多,或者它得熔点、粘度降低，则降低铝矾土得高温机械性能。

填充在空隙中得液相冷却后即为玻璃相。烧后铝矾土得玻璃相化学组成有如下特点：

①玻璃相中Ａl2O3/SiO2比值随铝矾土Aｌ2O3/SｉO2比值降低而降低。

②特级与一级铝矾土中,Fe2O３、TｉO２进入玻璃相较多；而二级铝矾土中则进入结晶相较多。

③煅烧温度提高时（由１50０到1７0０。Ｃ），玻璃相中得Al2O3含量减少,SiＯ2含量增加；同时，一级铝矾土得玻璃相中Ｆe2Ｏ3增多而TiO２减少;二级铝矾土Fe2O３、TiＯ2都更多地进入玻璃相。铝矾土得组织结构即均匀致密程度及鲕状体得数量与分析，直接影响到铝矾土熟料得烧结程度与致密性。如鲕状体较多得二级铝矾土,组织结构复杂,不均匀，烧后一般呈黄、白两色，白色为水铝石富集部分，黄色为高岭石及一些杂质集中部位，且常有膨胀现象,烧结困难。