基于蓝晶石尾矿制备莫来石-高硅氧玻璃复相材料研究

为高效资源化利用蓝晶石尾矿，以蓝晶石尾矿为原料，加黄糊精和水，压制成?50 mm×50 mm的生坯，经1 400、1 500、1 600、1 650℃保温3 h热处理制备莫来石-高硅氧玻璃复相材料试样，借助XRD和SEM研究其抗碱侵蚀行为。结果发现：经1 400、1 500℃热处理后试样中高硅氧玻璃相含量低，气孔以开口气孔为主，抗碱侵蚀性较差；而1 600、1 650℃热处理后试样中形成较多的高硅氧玻璃相，气孔主要以闭口气孔为主，侵蚀仅发生在表面区域，抗碱侵蚀性与莫来石化后红柱石的相当，抗碱侵蚀性优异。     

铝硅系耐火原料与碱蒸气反应侵蚀行为

近年来,污泥、生活垃圾作为水泥生产的部分燃料应用于水泥生产,造成水泥窑炉衬材料硅莫砖的严重碱侵蚀破坏和剥落,影响水泥窑的稳定运行。采用碱蒸气法系统研究了水泥窑硅莫砖用高铝矾土、莫来石(M60)及莫来凯特3种铝硅系耐火原料抗碱蒸气侵蚀行为。结果表明：3种铝硅系耐火原料的碱蒸气侵蚀行为,与原料中的化学成分、玻璃相含量和成分及其显微结构等密切相关。对于以刚玉、莫来石为主的高铝矾土,碱与刚玉、莫来石晶相发生反应形成钾霞石,产生体积膨胀,使得高铝矾土表面先发生疏松和开裂,后碱蒸气渗入颗粒内部,造成严重碱侵蚀破坏;而对于以莫来石为主的莫来石(M60)原料,碱与莫来石和玻璃相发生反应,形成瞬间液相并析出白榴石相,形成的液相阻止了碱的渗透,使碱侵蚀仅发生在表面层而表现出优良的抗碱侵蚀性能。而莫来凯特原料中晶相莫来石与玻璃相含量相当,玻璃相含量高达46%,其与碱蒸气发生化学反应形成更多的液相,同时析出白榴石相,因氧化钾反应溶解在该原料玻璃相中,造成原料整体性侵蚀破坏。     

红柱石——一种优异的抗钠蒸气侵蚀的耐火原料

钠蒸气对氧化铝耐火材料的化学侵蚀尚未了解。为了更好地理解了这种侵蚀,进行试验室测试以模拟钠蒸气对各种原料和耐火材料的侵蚀。钠蒸气对氧化铝原料的侵蚀主要是富Na2O液相的溶解-沉淀过程。气态侵蚀取决于氧化铝原料的显微结构和相分布。黏土和红柱石易受钠蒸气侵蚀。尽管有初始高硅玻璃相,由于大部分玻璃相分布在莫来石复合结晶相的毛细管网中,莫来石化红柱石具有优异的抗侵蚀性,接近单晶电熔莫来石。因此,高铝耐火材料基质采用莫来石化红柱石颗粒,其在钠蒸气侵蚀时阻碍了液相形成,这些试验结果与热力学计算一致。     

水泥窑用不同铝硅系耐火砖抗碱侵蚀性能研究

采用坩埚法对市售铝硅系硅莫砖1680、硅莫砖1550、抗剥落高铝砖JA、低铝莫来石砖M55进行抗碱侵蚀对比试验，对侵蚀后坩埚进行物相及微观结构分析并探讨碱侵蚀行为。结果表明：1)硅莫砖和低铝莫来石砖抗碱侵蚀性相对较好，抗剥落高铝砖抗碱侵蚀性能较差。2)硅莫砖中的碳化硅高温下氧化，在耐火砖表面形成致密层，可有效抑制K元素的侵蚀渗透，因此材料的抗碱侵蚀性能优良；抗剥落高铝砖由于选用的原料品级较差，样砖显气孔率很高，碱渗透最深，并生成大量的钾霞石而导致试样产生大的碱裂，因此材料的抗碱侵蚀性能很差。3)低铝莫来石砖显气孔率低，所用原料中莫来石均质料及红柱石结构致密，且结构中存在一定数量的高硅非晶相，可与K元素反应生成高黏度玻璃相阻塞气孔，使得材料抗碱侵蚀性能较好。     

杂质和高温液相对莫来石化动力学和抗热震性的影响

研究了煅烧红柱石颗粒的莫来石化和生成莫来石的显微结构。众所周知,莫来石生成的机理为:加热过程中,红柱石单晶转变为组成为3∶2的莫来石单晶,毛细网络由富二氧化硅液相所填充。但是很少有人研究杂质对莫来石化动力学的影响。本研究表明,红柱石中杂质(主要是铁和碱金属)的存在增加了液相量,降低了液体黏度。莫来石化动力学由红柱石的粒度、化学组成、红柱石矿的产地、液相含量和特性所决定。因为特殊的显微结构和液相的存在,在空气中进行热震时,已莫来石化了的红柱石晶体表现出典型的复合材料的特点:微裂纹被莫来石/玻璃相界面偏移了,而且在玻璃相区域终止。继续加热后,热震产生的裂纹又得到愈合。     

新疆红柱石的莫来石化试验

红柱石是一种性能优良的硅铝酸盐矿物原料,在高温下不可逆地转变为莫来石(3Al2O3·2SiO2)和富SiO2液相,转化完全后,莫来石的质量分数约占80%,玻璃相的质量分数约占20%.红柱石的莫来石化除受煅烧温度及保温时间的影响外,还与原料的粒度及杂质的成分、含量和分布有关.我国新疆巴州地区有丰富的红柱石资源,已在国内外大量使用,但对该红柱石的研究工作报道不多.本工作研究了不同纯度和粒度的新疆巴州红柱石精矿在不同温度和保温时间下煅烧后的莫来石化量.     

莫来石-堇青石陶瓷窑具材料的性能及显微结构

研究了红柱石骨料的莫来石化作用及添加剂SiC的加入量、合成莫来石的引入和烧成温度对莫来石-堇青石窑具材料性能及显微结构的影响。结果表明 ,在 1380℃ 4h下烧成时 ,红柱石的莫来石化作用能大大改善材料的烧结性能 ;加入 4 %的SiC可提高材料的物理性能 ;部分合成莫来石的加入可克服红柱石在莫来石化过程中的不足 ,强化材料的组织结构 ,提高材料的物理性能     

红柱石——生产优质耐火材料用最有前途的材料

概述了红柱石的莫来石化过程，指出这一相转变过程是根据确定颗粒形状的假象机理和固相过程的化学作用进行的。莫来石的取向与红柱石沿着轴Ｃ形成的结晶方向一致。     

莫来石—高硅氧玻璃复相材料的研制

研究了莫来石-高硅氧玻璃复相材料的相组成、显微结构、性能及应用。从相图出发，探讨了该复相材料的制备工艺和几种不同添加剂对制备该复相材料的影响。结果表明，含K2O化合物或矿物为较理想的助熔剂，以高钾矿物为添加剂，以高岭土为原料，制备了不含方石英和刚玉、莫来石含量在55％～60％的莫来石-高硅氧玻璃复相材料，该复相材料的体积密度为2．56g·cm－3，耐火库为1750～1770℃，室温至1300℃的热膨胀系数为4．2×10－6K－1。     

亚白刚玉对红柱石细粉烧结性能的影响

为了考察亚白刚玉对红柱石基耐火材料烧结性能的影响,以南非红柱石细粉和亚白刚玉细粉为原料,研究了亚白刚玉加入量(加入质量分数分别为5%、10%、15%、20%、25%、30%和35%)对红柱石细粉在不同温度(1 150、1 200、1 250、1 300、1 350、1 400、1 450、1 500和1 600℃)煅烧后莫来石化和烧结性能的影响。结果表明,引入亚白刚玉后,红柱石细粉的烧结性能受控于原生莫来石化反应和二次莫来石化反应的膨胀效应,以及高温液相促进烧结的综合作用。低于1 350℃时,系统中发生的主要是原生莫来石化反应,系统的烧结行为主要受原生莫来石化反应的膨胀效应影响,亚白刚玉加入量对红柱石细粉的烧结性能影响不大。高于1 400℃时,系统中将产生二次莫来石化反应并主导系统的烧结行为,二次莫来石化反应的程度随着亚白刚玉加入量的增加而增大,红柱石细粉的烧结性能也随之恶化。可见,以亚白刚玉作为添加剂来提高红柱石基耐火材料的莫来石含量,进而改善其高温性能时,应该根据制品的性能指标要求,合理确定最佳亚白刚玉加入量和煅烧温度。     

微波烧结机械活化后红柱石的莫来石化、显微结构和物理性能

本文研究了机械活化和微波加热红柱石粉体对莫来石形成的影响。XRD分析结果表明:球磨60h后红柱石的衍射峰消失,同时可以观察到氧化铝的衍射峰。机械活化后的红柱石粉末和基准红柱石粉末加热后莫来石的形成温度分别为800℃和1 250℃。然而完全莫来石化的温度分别为1 100℃和1 400℃。机械活化后的红柱石所制备的莫来石具有更好的致密度,并且具有细长的形状。     

用红柱石生成莫来石

在1250－1700℃之间，用X射线衍射技术研究了伊朗精红柱石在添加与不添加氧化铝粉情况下生成莫来石的变化过程。该红柱石在1600℃经过2h的加热后，被完全转化为由莫来石构成的、作为主相和非晶相的复合物。红柱石的粒度分布影响了在1500℃下煅烧的粉料的莫来石化。     

窑具材料中红柱石的烧结性能分析

以红柱石为颗粒料,矾土,红柱石为细粉,粘土和纸浆废液为结合剂,在1 380℃×4h烧成制度下,研究了红柱石的莫来石化作用及显微结构特征,分析了细粉中红柱石的加入量对窑具材料线膨胀率及常温耐压强度的影响.显微结构分析表明:在1 380℃×4h烧成制度下红柱石的莫来石化程度好,颗粒红柱石的莫来石化针状晶体呈互相平行,并与红柱石颗粒边沿呈垂直排列;细粉红柱石的针状莫来石晶体交结呈网络结构,加强了材料的组织结构,10～15%的红柱石细粉对窑具材料性能有利.     

红土镍矿回转窑用低气孔莫来石砖的性能

以莫来石均质料、红柱石、α-氧化铝粉等为主要原料,通过引入不同比例的莫来石均质料制备低气孔莫来石砖。研究发现该砖具有气孔率低、常温耐压强度高以及良好的热震稳定性。以普通高铝砖和刚玉莫来石砖为对比,采用静态坩埚法研究了高温下低气孔莫来石砖的抗侵蚀性能,发现该砖具有优异的抗渣侵蚀能力,适用于红土镍矿回转窑过渡带。     

氟化铝对红柱石莫来石化的影响

本文主要研究了氟化铝的加入对红柱石矿物转化为莫来石的温度,转化程度以及生成相莫来石的形态的影响.结果表明,加入6wt％氟化铝可以使红柱石矿物在1300℃完全莫来石化;同时氟化铝的加入可以促进莫来石晶体各向异性生长,得到直径为0.5～2.0 μm,长径比为20～40的莫来石晶须,可以用于制备自增韧的莫来石陶瓷或莫来石晶须增强的复合材料.     

南非红柱石细粉的烧结行为和莫来石化研究

采用南非红柱石细粉(粒度≤0.088mm)为原料,粉体在200MPa下成型为36mm×10mm试样,选择煅烧温度为1200～1600℃(温度间隔50℃),研究了南非红柱石细粉的烧结行为。通过对试样烧后线变化率、体积密度、显气孔率及XRD分析数据进行处理,分析了红柱石分解和莫来石化反应的行为特征。结果表明:1200℃左右已有莫来石生成;1500℃红柱石分解完全。随着温度的升高,红柱石和莫来石两者的消长主要出现在1300～1400℃,而反应过程有如下先后顺序:材料膨胀,红柱石分解,莫来石生成。温度低于1400℃,莫来石化反应膨胀和基质烧结同时存在,出现局部膨胀和局部烧结排除气孔共存的现象,导致显气孔率的变化趋势与烧后线变化率及体积密度的变化趋势不对应。高于1450℃,液相促进烧结起主导作用,材料大幅度收缩。1400℃煅烧后试样的线收缩率最小。     

微硅粉低成本制备莫来石基陶瓷材料

以工业废弃物微硅粉和工业氧化铝为原料,采用原位反应烧结法制备莫来石基陶瓷材料,主要研究了烧结温度对莫来石的形成和莫来石基陶瓷的显微结构和性能的影响.结果 表明:当微硅粉和工业氧化铝的配比为32∶68时,在1550℃下进行烧结,可制得主晶相为莫来石基的陶瓷材料,其抗弯强度为66 MPa,显气孔率为24％,体积密度为2.25 g/cm3.微硅粉中的金属氧化物杂质使制备莫来石的烧结温度降低100℃.     

溶胶-凝胶法制备多晶莫来石连续纤维

以无水氯化铝、铝粉、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,通过溶胶-凝胶法合成了双相莫来石溶胶,采用离心纺丝法制备了多晶莫来石连续纤维.结果表明,前驱体溶胶具有良好的纺丝性和稳定性.凝胶纤维1100℃热处理2h,由无定型态转变成γ-Al2O3相,1300℃纤维莫来石化.1400℃烧结后,纤维表面光滑、直径均匀.随着热处理温度的提高,晶粒逐渐长大.     

碳结合碳纤维复合物用保护涂料

碳结合碳纤维复合物（CBCF）通过与熔融硅直接反应,在复合物表面得到一层碳化砖层并对其进行改进。随后,已渗透硅的CBCF材料用泥浆-浸渍工艺、用含钇和铝的硅质玻璃进行涂层。对玻璃热处理时就会产生一个玻璃-陶瓷层,因此就得到一个多层抗氧化和抗侵蚀保护系统。通过疆做技术和X-射线衍射测出了涂层的显微结构特征。受到控制的结晶过程中所产生的主要晶相有：玻璃状方英石、硅酸钇（Y2Si2O7,Keiviile,β形式）和莫来石。它们是具有抗氧化和抗侵蚀保护的SiC涂层的碳质复合物的优质陶瓷材料,这是因为它们的热膨胀系数（CTE）非常接近SiC的热膨胀系数。在1375℃热处理时,微裂纹有可能闭合,这是因为利用了玻璃一陶瓷中残余玻璃的粘性流,因此为了延长保护系统的使用寿命．我们对这些都进行了研究．     

水泥窑用低导热多层复合砖的研究(Ⅱ):原料对工作层硅莫砖性能的影响

为了克服非均质天然铝矾土熟料给低导热多层复合砖工作层用硅莫砖性能带来的波动,以粒度均为5~3、3~1和1 mm的M60或M70矾土基烧结莫来石为骨料,以粒度均0.074 mm的M60莫来石、M70莫来石、80均化料、85均化料为细粉,掺入碳化硅、红柱石、白泥等原料,在1 490℃保温3 h制备了硅莫砖试样,并研究了各原料对试样显气孔率、体积密度、烧后线变化率、常温耐压强度、抗热震性、荷重软化温度等性能的影响。结果表明:采用M60或M70矾土基烧结莫来石为骨料,分别以M60、M70、80均化料、85均化料为细粉,掺入碳化硅和红柱石的试样性能比较稳定,可以避免以天然矾土为原料引起的试样高温性能波动的问题;以M70为骨料,80均化料为细粉,加入12%(w)的碳化硅细粉,加入10%~12%(w)的红柱石细粉的试样经高温煅烧后的主晶相为莫来石和碳化硅,莫来石柱状晶粒发育完好,且形成了网络交错的微观结构,碳化硅和玻璃相均匀分布在莫来石晶粒周围,具有良好的力学性能和较高的荷重软化温度。