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。     

红柱石粗颗粒预烧温度对莫来石-刚玉材料抗热震性的影响

为了研究经过预烧的红柱石粗颗粒对莫来石-刚玉耐火材料抗热震性的影响,将20%(w)的未经预烧或分别经1 300、1 400、1 500、1 600℃保温3 h预烧的南非红柱石粗颗粒(5～3 mm)分别与莫来石颗粒(3～1和≤1 mm)以及板状刚玉粉、活性氧化铝粉和SiO_2微粉配料,制样,于1 450℃保温3 h烧后制成莫来石-刚玉试样,检测其烧后线变化率、弹性模量、抗热震性,并进行显微结构分析。结果表明:随着红柱石粗颗粒预烧温度的提高,试样的常温抗折强度逐渐提高,但抗热震性能变差。这是由于随着红柱石粗颗粒预烧温度的提高,红柱石粗颗粒与基质的热膨胀系数差值变小,产生的微裂纹尺寸逐渐减小,且在热震过程中能够阻止新裂纹产生和裂纹扩张的微裂纹减少。     

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.     

红柱石添加量对致密电熔刚玉浇注料高温性能的影响

本文以致密电熔刚玉、红柱石颗粒、红柱石细粉、活性α-Al2O3微粉、硅微粉为原料,纯铝酸钙水泥为结合剂,三聚磷酸钠为减水剂,制备了电熔刚玉浇注料,并研究红柱石颗粒及细粉加入量对致密电熔刚玉浇注料高温性能的影响.结果表明,红柱石反应生成的莫来石和二氧化硅玻璃相可以显著提高致密电熔刚玉浇注料的热震稳定性,红柱石添加量达到25％后,添加量的增加对试样热震稳定性的提高效果不明显.加入红柱石的致密电熔刚玉浇注料可以作为化铜感应炉的炉衬原料来提高炉子的使用寿命.     

红柱石原料高温结构演变及抗钾蒸气侵蚀行为研究

红柱石是铝硅系耐火材料重要的原料之一，因完全莫来石化后具有莫来石-高硅氧玻璃相相间的结构而表现出优异的抗碱侵蚀性能。然而，其莫来石化程度与抗碱侵蚀性能之间的关系尚未厘清。为此，本工作以粒度为3～5 mm的红柱石为研究对象，在1 450～1 600℃下热处理红柱石3 h,研究了红柱石的莫来石化过程与结构演变，并采用碱蒸气法研究了抗碱侵蚀行为。结果表明，随着热处理温度的提高，红柱石表面及裂纹附近先转变形成莫来石-高硅氧玻璃相结构，随后莫来石化转变不断向内部发展，直至完全莫来石化。红柱石莫来石化程度不同决定了其不同的抗碱侵蚀行为。1 450℃热处理后的红柱石表面及大裂纹附近形成的莫来石-高硅氧玻璃相复合层较薄，侵蚀以红柱石与钾蒸气直接反应为主，抗碱侵蚀性能较差；1 500℃及以上温度热处理的红柱石表面及大裂纹附近形成了一定厚度的莫来石-高硅氧玻璃相复合层，钾蒸气首先与高硅氧玻璃相反应形成含钾硅酸盐液相，随后该液相对莫来石相产生侵蚀溶解，阻止了碱蒸气对莫来石的直接反应侵蚀，从而使红柱石表现出优良的抗碱侵蚀性能。     

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。     

热风炉长寿与低蠕变Al2O3-SiO2系耐火材料的探究

回顾了中国热风炉用低蠕变Al2O3-SiO2系耐火材料研发的历程。通过对比矾土基低蠕变Al2O3-SiO2系耐火材料与莫来石基低蠕变Al2O3-SiO2系耐火材料的实际使用结果认为,要实现热风炉长寿命,对于热风炉用耐火材料而言,除了要求其具有优异的抗蠕变性能外,还应具有优良的抗热震性、抗CO和碱蒸气侵蚀等综合性能。针对中国资源综合利用的现状和可持续发展战略要求,建议使用红柱石或莫来石基原料制备Al2O3-SiO2系低蠕变系列耐火材料;即通过对原料进行分级,实现天然Al2O3-SiO2系原料(主要是红柱石)和人工合成Al2O3-SiO2系原料资源的综合利用,优化材料的矿物组成,制备以莫来石为主晶相结构,Al2O3质量分数低于75%的莫来石基低蠕变系列制品,并结合性价比进行优化配置,真正实现热风炉的长寿化,应该是今后长寿型热风炉用Al2O3-SiO2系耐火材料研发的重点。     

用电炉生产合成矿物

熔融氧化铝,碳化硅,莫来石、锆莫来石,铬镁尖晶石,镁铬尖晶石和氧化锆。所有这些人工合成矿物已广泛应用于陶瓷,耐火材料以及玻璃工业中。仅靠自然界来提供生产加工陶瓷和耐火材料所需原料的时代已经过去。当今,从自然界中所得到的矿物普遍存在着杂质含量高且矿物开采基础设施差的问题。常用到的化合物如:碳化硅、碳化硼、镁铬尖晶石、铬镁尖晶石以及锆莫来石等在自然界中根本不     

红柱石矿物化学定量法

红柱石属蓝品石族,化学成份为Al_2O_3·SiO_2。按理论计算Al_2O_3占62.92％,SiO占37.08％。它具有耐火度高、机械强度大、加热膨脓和耐酸、耐碱、高温下转变为莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2)等特点。是优质耐火材料。也可做陶瓷、绝缘体等方面的材料。随着对红柱石需求量日增,对其定量测定也日显重要。     

高炉热风炉用低蠕变耐火材料的开发

研究了矾土类型、刚玉种类、莫来石类型以及烧成气氛对Al2O3-SiO2材料蠕变性能的影响,并借助SEM分析了烧后试样的显微结构.结果发现采用杂质含量高的矾土做原料,试样中产生的玻璃相多,且随杂质含量的增多,玻璃相粘度下降,导致试样的抗蠕变性变差;材料的蠕变性能受显微结构影响,牢固的莫来石网络骨架是制备低蠕变耐火材料的关键;氧化气氛适于Al2O3-SiO2制品的烧结.     

电熔锆莫来石对Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料抗热震性能的影响

为研究添加电熔锆莫来石颗粒对Al_2O_3-Cr_2O_3耐火材料抗热震性能的影响,以电熔刚玉、电熔氧化铬、氧化铬绿和煅烧α-Al_2O_3粉等为主要原料,分别添加10%(w)的电熔锆莫来石颗粒和3%(w)的m-ZrO_2微粉,对试样进行水冷法抗热震试验、模拟开停车热震试验(2001 600℃)和常温物理性能检测,并重点研究了电熔锆莫来石颗粒对试样抗热震性能的影响机制。结果表明:添加电熔锆莫来石颗粒和m-ZrO_2微粉没有对烧后试样的常温物理性能和显微结构造成较大影响;添加电熔锆莫来石颗粒可以显著提高Al_2O_3-Cr_2O_3试样抗热震性能,效果与添加m-ZrO_2微粉试样的相同;电熔锆莫来石颗粒在烧成过程中析出的SiO_2相,增强了电熔锆莫来石颗粒与基质的结合程度,引导裂纹向电熔锆莫来石颗粒内部扩展,且电熔锆莫来石的共晶及多裂纹结构对裂纹的扩展起"分裂"和"吸收"等作用,从而使得添加电熔锆莫来石的试样获得优异的抗热震性能。     

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。     

在各种气氛下加热时高岭土耐火材料的形成

用高岭土原料制成的耐火材料,其Al_2O_3含量为41%～42%,应用于高炉炉身的内衬中和其它窑炉砌体的重要构件上。这种耐火材料与粘土质耐火材料相比,能保证热工设备内衬较高的寿命。在耐火材料的结构和相组成形成时,加热制度和冷却制度,以及泥料和气体介质的组成具有重要的作用。 为进行研究,使用了波罗什斯克和诺沃谢利茨克高岭土作原料(见表)。对高岭土颗粒组成的分析表明,在其颗粒组成中,随着粗颗粒(0.02～0.06mm)含量的增加,SiO_2的含量     

用伊克辛矿铝矾土生产莫来石耐火材料

应用天然原料生产高铝耐火材料,是发展生产、降低这种耐火产品的成本和节约工业氧化铝的最有效的方法。圣彼得堡耐火材料研究设计院和波罗维奇及谢米鲁基耐火材料企业一起组织进行了以伊克辛矿铝矾土为基质的莫来石耐火材料的工业批量生产。伊克辛矿现时是俄罗斯领域内天然高铝原料的基地。本文吸取了研究设计院的经验。以伊克辛矿铝矾土为莫来石组分的耐火材料以前未进行过工业生产。     

Al2O3-3Al2O3·2SiO2-ZrO2耐火材料的相组成

Al2O3-SiO2-ZrO2系耐火材料应用范围广,特别被用作陶瓷辊,具有力学强度高、抗热震性能优良、耐碱类化合物侵蚀和高温蠕变率低的特性。Al2O3-SiO2-ZrO2系耐火材料性能很大程度上取决于其结晶相和玻璃相的总量和化学成分,采用定量XRPD和XRF研究了原料中Al2O3/SiO2比和氧化铝颗粒尺寸分布对结晶相和玻璃相的总量及其化学成分的影响。耐火材料由莫来石、刚玉、ZrO2的多晶体和总量各异的玻璃相组成。莫来石含量及其晶胞参数和成分随烧成温度改变,但主要受原料中Al2O3/SiO2比的影响。     

工业窑炉蓄热式换热器用莫来石质蜂窝陶瓷的研制

以高铝矾土、粘土、莫来石为主要原料 ,添加适量硅线石、红柱石和蓝晶石 ,用挤出成型法制备了蜂窝陶瓷。利用TG -DTA分析了在烧成过程中所发生的物理化学变化 ;X射线衍射分析结果表明 ,材料的主晶相为莫来石。     

用红柱石制备莫来石纤维增强材料的实验研究

以红柱石为原料，对高温下红柱石－莫来石相变过程的微观物相结构及莫来石纤维特征进行了实验研究。认为，利用红柱石的高温相交，在陶瓷烧结过程中直接制取莫来石纤维是可行的。     

黏土的杂质含量对堇青石-莫来石复合材料相组成及性能的影响

以滑石细粉、高铝矾土细粉和两种不同杂质含量的黏土细粉为原料,经配料、加水混练成型后,分别于1300、1350和1400℃保温3h制备了堇青石-莫来石复合材料的试样,用XRD、SEM等研究了黏土中杂质含量对堇青石-莫来石复合材料相组成及性能的影响。结果表明:1)使用高杂质含量的黏土能有效降低试样的烧结温度,促进堇青石和莫来石晶体的生成发育,提高试样的体积密度与常温抗折强度,但对其抗热震性损害较大。2)使用高杂质含量的黏土时,提高MgO含量虽然可增加堇青石的含量,但玻璃相含量增加且黏度降低,不能有效提高材料的抗热震性;而使用低杂质含量的黏土时,通过控制引入MgO的含量与煅烧温度,可调节试样中晶相的含量与组成,从而可提高材料的抗热震性。     

莫来石复合耐火材料的应用进展

莫来石具有较高的熔点,较大的硬度,良好的抗热震性、抗侵蚀性、高温力学性能等。莫来石原料多通过烧结法和电熔法合成。综述了以莫来石为原料制备的莫来石复合耐火材料在陶瓷、冶金、航天、军工、水泥、玻璃等领域的研究与应用进展,指出了莫来石在耐火材料应用中的发展趋势。     

脱硅高岭土制备莫来石材料的研究

莫来石是一种高级耐火材料,具有非常广泛的用途。现研究用脱硅高岭土为原料生产莫来石材料,以解决目前莫来石生产中存在的产品质量与生产成本不能兼顾的问题。高岭土经脱硅处理后,主要成分为没有活性的Al2O3和部分没有被脱去的SiO2,其铝硅氧化物摩尔比已超过莫来石。在脱硅高岭土中加入部分未煅烧的生高岭土粉,用来调节莫来石的成分,并作为莫来石成型的粘结剂,然后经成型、煅烧,制成莫来石制品。结果表明：这种方法生产莫来石,不用加入工业氧化铝,有望降低生产成本及提高莫来石的纯度。