烧结法合成莫来石研究进展

莫来石是一种铝硅酸盐矿物,具有较高的熔点,较低的热膨胀系数,良好的高温强度、抗热震性和抗蠕变性等性能,被广泛用作制备耐火材料、陶瓷等的原料。由于天然莫来石比较稀少,工业用莫来石主要是由人工合成的。目前,工业领域广泛使用的莫来石主要采用烧结法合成。简述了烧结法合成莫来石的原料种类,铝源和硅源可以通过不同的原料种类引入,包括化工原料、天然矿物、工农业固体废弃物等;介绍了不同原料合成莫来石的特点;概述了原料中杂质、添加烧结助剂、制备工艺等对合成莫来石的影响;展望了烧结法合成莫来石的重要研究方向。     

莫来石结合莫来石-刚玉质高温推板的研制

以莫来石、刚玉为复合骨料, 用铝胶、α-氧化铝微粉、无定型硅微粉合成莫来石作为结合基质制的高温推板中,用少量添加剂促进晶须状莫来石的形成.研究结果表明用此方法合成的莫来石作为推板的结合基质, 推板经两次热震后(1 100 ℃～水温)抗折强度可达78%.     

高纯莫来石陶瓷的工业应用

莫来石陶瓷是主晶相为莫来石（３ＡＩ２Ｏ３２ＳｉＯ２）的一类陶瓷的总称。若以合成的超细高纯莫来石粉末制备出的不含玻璃相的莫来石瓷,又称新莫来石陶瓷,亦即高纯莫来石陶瓷。１优良的性能１．１力学性能 高纯莫来石陶瓷烧结体的力学性能由ＡＩ２Ｏ３／ＳｉＯ２之比和显微结构决定,尤其是ＡＩ２Ｏ３含量为６８％的莫来石陶瓷,在１３００℃时抗弯强度达５７０ＭＰａ,断裂韧性Ｋｉｃ达５．７ＭＰａ．Ｎｍ,均比常温时高１．６倍,这种随温度升高、强度和韧性不仅不衰减反而大幅度提高,在现有的高温陶瓷材料中除ＳｉＣ外,是绝无仅有…     

莫来石-钛酸铝高温窑具的研制

在合成莫来石/钛酸铝复相原料的基础上,借助于XRD、SEM和热态模拟试验等手段研究了烧成温度、复相原料添加量对莫来石-钛酸铝高温窑具性能的影响.研究结果表明:合成的莫来石/钛酸铝复相原料适于制备高温窑具;在1600 ℃烧成的窑具试样具有较高的高温抗折强度和良好的抗热震性;复相合成原料添加量为45%时可获得综合性能较好的窑具材料;热态模拟试验表明研制的莫来石-钛酸铝高温窑具适于作为硬磁材料烧成窑具.     

用不同硅质原料来制备莫来石结合碳化硅多孔陶瓷

分别以Al(OH)3为铝质原料,气相白炭黑和硅灰为硅质原料,在1330 ℃下实现了莫来石的低温合成,莫来石转化率达90%以上.以碳化硅为骨料,以20%结合剂制得了莫来石结合碳化硅复相陶瓷多孔材料.当材料的气孔率为31.46%时,抗折强度达85.75 MPa.利用XRD和SEM分别研究了不同硅质原料合成莫来石结合碳化硅材料中莫来石转化率及材料烧成温度对材料性能的影响.作为比较,研究了以红柱石为合成莫来石原料来制备Mullite/SiC复相陶瓷多孔材料.     

煤灰和氧化铝混合物合成的莫来石

本文研究的目的旨在论证由精选过的煤灰和氧化铝粉的混合物合成莫来石的可行性。收到精选过的煤灰有Ｆ和Ｃ两个级别，用来合成莫来石。精选的Ｆ级煤灰已成功地合成了莫来石，其性能和工业用莫来石等同。然而，收到的Ｆ和Ｃ两个级别的煤灰不适宜于合成膨胀性小的莫来石。     

合成莫来石—玻璃工业用的现代耐火材料

1.合成莫来石的生产英国制造的用于池炉中的烧结莫来石的生产工艺流程如下。     

纤维增强莫来石隔热材料的研制

引入耐火纤维,在相对简单的工艺条件下研制了纤维增强莫来石隔热材料。研究表明,耐火纤维的加入可提高制品的强度,通过加入高温膨胀剂以及添加物,采用合适的工艺,可制得性能优良的莫来石隔热材料。     

莫来石-钛酸铝窑具的制备与性能研究

采用原位合成技术合成莫来石一钛酸铝复相材料(ATM),并以复相材料和烧结莫来石(M60)为主要原料制备莫来石一钛酸铝窑具,借助于XRD、SEM和热态模拟试验等手段研究了烧成温度、复相材料添加量对莫来石-钛酸铝高温窑具性能和显微结构的影响.结果表明:合成的莫来石-钛酸铝复相材料适于制备高温窑具;在1 600℃烧成的窑具试样具有较高的高温抗折强度和良好的抗热震性;合成复相材料的添加量为45%时可获得综合性能好的窑具材料;热态模拟试验表明研制的莫来石-钛酸铝高温窑具适合在低于1 400℃,承重小于8 kg的条件下使用.     

综合利用粉煤灰制备莫来石系列材料研究进展及展望

粉煤灰是燃煤发电过程产生的固体废弃物,其大量堆积不仅会侵占土地资源,而且会造成严重的环境污染,甚至危及人体健康。但粉煤灰中富含氧化硅和氧化铝等资源,尤其在内蒙西部和山西北部产生的高铝粉煤灰中氧化铝和氧化硅含量达80%~85%,极具资源化利用的前景。莫来石材料因其优异的理化性质被广泛应用于冶金、催化、水处理和航空等领域,利用天然铝硅酸盐矿物或高纯试剂制备莫来石不仅会消耗大量矿产资源,而且存在生产成本高的问题,而以粉煤灰为原料制备莫来石系列材料可有效减少天然矿物的消耗、降低生产成本和缓解环境污染。因此,利用粉煤灰制备莫来石系列材料成为了粉煤灰高值与资源化利用的重要途径之一。在总结和概括莫来石的组成、性质、合成方法与应用的基础上,从成分、矿相调控制备粉煤灰基莫来石及其性能与应用出发,综述了综合利用粉煤灰制备莫来石系列材料的研究进展,系统总结了当前粉煤灰制备莫来石系列材料的类型及其技术方法,分析了粉煤灰铝硅比调控、杂质控制以及莫来石生成机理机制,阐述了不同粉煤灰基莫来石材料的性能及其性能影响因素,以期实现粉煤灰基莫来石系列材料结构和性能的调控、推动粉煤灰高值与资源化利用。     

高铁低铝矾土莫来石的合成及机理

以高铁低铝矾土(铁矾土)为原料,于1 500℃保温6h条件下烧结合成了莫来石。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪等对煅烧后样品进行了表征,探究了高铁低铝矾土合成莫来石的机理。结果表明:在高温条件下,铁矾土经一次莫来石化和二次莫来石化合成莫来石晶胚,而后在晶胚结晶、发育、长大的过程中,铁、钛等离子置换并占据莫来石晶格中铝离子的四面体或八面体位置,形成含有Fe~(3+)/Ti~(4+)的莫来石。为维持电价平衡,四面体中部分的硅离子扩散迁移出晶格,进入周围硅酸盐相或者形成石英等结晶物相;原晶格位置留下带负电的空位,进一步为Fe~(3+)、Al~(3+)、Ti~(4+)等离子扩散、迁移至莫来石晶格提供通道,并加速莫来石的结晶、长大,进而形成长度约为30μm、直径为3~5岬的含Fe~(3+)/Ti~(4+)的莫来石。     

硅溶胶对莫来石结合刚玉质耐火材料力学性能的影响

以板状刚玉为骨料,莫来石为结合相,采用反应烧结工艺制备莫来石结合刚玉质耐火材料.以SiO2微粉作为合成莫来石的硅源,并尝试引入硅溶胶,以其部分取代SiO2微粉,旨在提高复相耐火材料的力学性能.结果表明:引入硅溶胶能促进莫来石合成,使显微结构更均匀致密,显著提高了材料强度和高温抗蠕变性.1 550℃烧成时,以硅溶胶取代4%(质量分数,下同)SiO2微粉作硅源制备的样品比以SiO2微粉作硅源制备的样品,其常温和高温抗弯强度分别提高40.16%和29.92%;1 650℃烧成时,前者比后者高温抗蠕变率降低71%.载荷-变形测试结果显示:莫来石结合刚玉质耐火材料常温断裂过程为渐进式,引入硅溶胶,在一定程度上提高了材料常温断裂韧性.     

莫来石的形态学特性——评估耐火材料质量的重要因素

本文陈述了利用天然硅酸铝材料及氧化物制取莫来石的结果。列举了在不同条件和气体介质中以烧结法及熔融法合成的莫来石的性能。证明莫来石的形态学特性是评估耐火材料质量的重要因素。管状莫来石是最有效的强化因素,它决定着耐火材料长时间内在高温及高荷重的条件下具有较高的强度。     

合成莫来石原料的研制与生产

莫来石制品具有高温蠕变率低、热膨胀率小、抗侵蚀性强、热震稳定性好等良好的高温性能 ,在冶金、玻璃、陶瓷、机械行业得到了广泛应用。由于莫来石在天然矿物里很少见 ,所以合成莫来石就成为莫来石制品的主要原料。本工作主要立足于重庆地区丰富的高纯铝矾土资源 ,通过对影响莫来石形成的因素 ,尤其是Al2 O3 /SiO2 、磨料细度、烧成状况 (烧成温度、保温时间、烧成气氛 )对莫来石的影响进行了试验分析 ,成功地合成出了性能稳定的M6 0、M70莫来石。1　研制过程1.1　原料使用的原料主要是重庆产高纯铝矾土和湖南产低R2 O高纯粘土。其理化…     

人工合成莫来石骨料的研制初探

目前国内外多数厂家已经形成合成莫来石骨料的基本模式：高岭土＋工业Al2O3，湿法球磨，酸洗除铁，高温烧成。本文着重介绍采用山东优质焦宝石代替高岭土进行人工合成莫来石MS－5O、MS－70的试验方法，并进行了生产性研制，最终达到预期目标。     

在碳化硅陶瓷上用等离子喷涂莫来石涂层的新方法

莫来石作为一种用于高温工作环境的硅质陶瓷保护层的材料是大有前途的，在碳化硅上用传统等离子喷涂莫来石涂层，在受热循环时，易于产生裂纹和剥落。实验证实这是由于传统喷涂的莫来石中存在有非晶质莫来石所致。高温的碳化硅基质陶瓷在用新的等离子喷涂法喷涂莫来石涂层时，可消除产生的非晶质相，因此可以显著地改善涂层的性能。用此法喷涂的莫来石涂层，在从室温到１０００℃￣１４００℃的高温循环条件下，显示出优良的耐着性能     

矾土基莫来石的性能分析

为分析我国典型产区矾土基莫来石的性能特点,从山西、河南、湖南等典型产区获取8种矾土基莫来石原料,其中山西A、河南A、山西B、山西C为隧道窑烧制,河南B、山西D、湖南A为回转窑烧制,湖南B为电弧炉生产。研究8种矾土基莫来石原料的显气孔率、体积密度、吸水率、显微结构和物相组成。结果表明：1)隧道窑煅烧的莫来石吸水率为2.5%～3.5%,莫来石晶粒发育完整,呈柱状,长径比大;2)回转窑煅烧的莫来石吸水率≤2.0%,莫来石晶粒小;3)电熔莫来石最致密,吸水率<1.0%,晶体发育粗壮且完整;4)矾土基莫来石原料的主要物相皆为莫来石,部分原料含有少量刚玉和金红石相,其中,电熔莫来石玻璃相含量较少,烧结莫来石含8%～14%(w)的玻璃相。     

硅溶胶结合刚玉和刚玉-莫来石浇注料的性能研究

以电熔白刚玉、电熔莫来石、氧化铝微粉、二氧化硅微粉和硅溶胶为主要原料,制备了硅溶胶、二氧化硅微粉结合刚玉浇注料以及硅溶胶结合刚玉-莫来石浇注料,研究了不同温度处理后浇注料的常温性能、冷态和热态抗折强度以及弹性模量等性能,并进行了差热、X射线衍射和显微结构分析。研究结果表明:1)与二氧化硅微粉相比,硅溶胶能够显著提高浇注料800℃以下的抗折强度;硅溶胶结合和二氧化硅微粉结合的机制以及随温度变化的规律基本一致。2)高温下刚玉骨料中β-Al2O3分解产生的Na2O大部分进入液相,使液相中Na2O含量增加,不利于浇注料中原位生成莫来石,并降低材料的高温强度。3)莫来石加入到硅溶胶结合刚玉浇注料中,能显著降低浇注料的弹性模量,借助于高温下液相的传质作用,莫来石彼此连接形成网络,从而增加了浇注料的强度。     

莫来石含量对堇青石-莫来石复相陶瓷性能的影响

以合成堇青石(≤0.074 mm)和合成莫来石(0.45～0.9 mm)为主要原料,a-Al2O3微粉(≤0.044 mm)、镁砂(≤0.054 mm)和熔融石英(≤0.054 mm)为添加剂,经细磨、造粒、成型后,于1 370℃4 h烧成后制备了莫来石质量分数分别为15%、20%、25%、30%、35%和40%的堇青石-莫来石复相陶瓷材料,研究了莫来石含量对复相陶瓷材料烧结性能、抗折强度、热膨胀性及抗热震性的影响.结果表明:随着莫来石含量的增加,堇青石一莫来石复相陶瓷材料的体积密度、显气孔率和热膨胀系数都呈上升趋势,而抗折强度呈降低趋势;适当提高莫来石含量有利于复相陶瓷材料的抗热震性,当莫来石含量达到30%时,材料的抗热震性最好.     

莫来石晶须前驱体原位增强海胆状莫来石材料的性能研究

为了提高粉煤灰的高附加值利用,分别以氢氧化铝和粉煤灰漂珠作为海胆状莫来石前驱体的铝源和硅源,氢氧化铝和粉煤灰为莫来石晶须前驱体增强剂的铝源和硅源,AlF₃和V₂O₅为晶须促进剂和烧结助剂,采用固相法原位制备了莫来石陶瓷材料。主要研究了增强剂与海胆状莫来石前驱体的配比(质量比分别为3:7、4:6、5:5、6:4、7:3)对制备的莫来石陶瓷材料性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明,随着增强剂与海胆状莫来石前驱体的配比从3:7增大至7:3,试样中形成的晶相全为莫来石,材料内部更加致密,体积密度和抗压强度逐渐增大,总气孔率逐渐减小,增强剂的引入提高了材料的线变化率和抗热震性能,但降低了材料的重烧线变化率,材料的残余抗压强度及残余强度比先增加后减小。当增强剂与海胆状莫来石前驱体的质量比为6:4时综合性能较佳。