高鋁襯磚的主要原料是什么？

 

我國高鋁礬土的儲量豐富：產(chǎn)地從黃河以北的山西、河北和山東，穿過中部的河南和廣西，直至西南的貴州和云南。目前出產(chǎn)高鋁礬土熟料的主要產(chǎn)地在山西、河南和貴州。在湖南也有一些規(guī)模較小的礦在開發(fā)中。我國高鋁礬土主要礦物為水鋁石、勃姆石、高嶺石和葉蠟石，可按其礦物組成，分為三種類型：水鋁石-高嶺石型 

(DK);勃姆石-高嶺石型(BK);水鋁石-葉蠟石型(DP)。而目前DK型高鋁礬土應(yīng)用為廣泛，DK型高鋁礬土熟料按其Al2O3含量分為S、Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ等。

 

①高鋁礬土的化學(xué)組成高鋁礬土化學(xué)組成中，主要成分是Al2O3和SiO2，其典型的化學(xué)成分見表1所列。表2是按鋁土礦的化學(xué)成分和用途分級。

注：一至六級品適用于一水硬鋁型礦石;七級品適用于三水鋁型礦石。

Al2O3是鋁土礦中的主要成分，其含量越高越好，目前生產(chǎn)工業(yè)氧化鋁要求鋁硅比不低于3.0?3.5。其他氧化物都視為雜質(zhì)，SiO2是堿法生產(chǎn)氧化鋁的有害雜質(zhì)，鋁土礦中的SiO2含量高，將使冶煉棕剛玉或者生產(chǎn)工業(yè)氧化鋁的生產(chǎn)效率降低。

 

高鋁礬土中TiO2和Fe2O3是兩種主要雜質(zhì)。TiO2的含量往往隨著Al2O3的增高而同步增加。研究表明：TiO2在二級高鋁礬土中，主要與莫來石形成固溶體，進入玻璃相量少，對制品燒結(jié)不利，但有利于提高制品的高溫力學(xué)性能;而在特種、Ⅰ、Ⅲ高鋁礬土中，TiO2進入玻璃相較多，因而會增加液相量，降低液相黏度，有利于燒結(jié)，但不利于提高制品的高溫性能。

高鋁礬土的堿金屬氧化物K2O、Na2O是一種很強的熔劑，它們在較低的溫度下產(chǎn)生液相。當其含量偏高時，會影響熟料和制品的相組成和含量，對制品的性能帶來不利影響。

高鋁礬土中的CaO含量一般較低，約0.2%。它的存在對制品的高溫性能不利，在技術(shù)條件中對其含量也有影響。

 

高鋁耐火磚所用原料有哪些？ 

根據(jù)資源條件和高鋁耐火磚要求不同，可采用以下幾類原料：以含水鋁氧礦物(一水鋁石、三水鋁石等)為主要組成的高鋁礬土；硅線石族礦物(包括藍晶石、紅柱石、硅線石等)；人工合成原料，如工業(yè)氧化鋁、合成莫來石、電熔剛玉等。中國高鋁釩土資源豐富，質(zhì)地優(yōu)良，產(chǎn)地主要分布在山西、河南、河北、貴州、山東等地。所產(chǎn)的高鋁釩土，主要是一水鋁石(α?Al2O3·H2O)和高嶺石兩種礦物的混合物。  

  

輕質(zhì)高鋁磚原料 

生產(chǎn)輕質(zhì)高鋁磚一般均使用三級礬土熟料、Al2O3粉和軟質(zhì)粘土。

三級礬土中R2O含量為0.5％～2％，燒結(jié)溫度在1100~1400℃之間。根據(jù)試驗，礬士中的R2O可促使莫來石晶相分解，有1％的R2O可形成10％的玻璃相和剛玉，當R2O含量接近2％時.莫來石晶相趨于消失，而形成較多的剛玉和玻璃相，正因為R2O對莫來石有分解作用，導(dǎo)致礬土中莫來石針狀晶體相互穿插的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)崩潰。使莫來石以孤島狀存在玻璃相之中，使荷重軟化溫度降低和熱穩(wěn)定性變差。因此對原料中的R2O含量要特別限制，對使用松香酸鈉作發(fā)泡劑的注漿工藝尤其要嚴格。

TiO2亦是礬土中含量較高的雜質(zhì)之一,在三級礬土中，TiO2進入玻璃相較多，降低液相粘度，有利于燒結(jié)，但不利于提高輕質(zhì)高鋁磚的高溫性能。

R2O在礬土熟料的主晶相莫來石和剛玉中均有較大的固熔度，F(xiàn)e2O3在1200℃開始固熔于莫來石，到1300℃固熔10％～12％。而在剛玉中，1200℃約固熔12％，1400℃時約固熔18％。在還原氣氛下，固熔度降低、易于脫熔進入玻璃相。輕質(zhì)高鋁磚在還原氣氛中使用時，對Fe2O3亦要嚴加限制。  

 

高鋁襯磚原料燒結(jié)的三個階段 

高鋁磚的原料主要有高鋁礬土、藍晶石、紅柱石、硅線石及工業(yè)氧化鋁等。高鋁礬土是高鋁磚的主要原料。

高鋁礬土在煅燒過程中發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，由水鋁石和高嶺石為主要礦物的高鋁礬土在煅燒時，大致分為三個階段，即分解脫水和莫來石化階段、二次莫來石化階段和重結(jié)晶燒結(jié)階段。

①分解脫水和莫來石化階段

加熱到400~1200℃范圍時高鋁礬土發(fā)生分解和莫來石化反應(yīng)。

②二次莫來石化階段

二次莫來石化也稱次生莫來石化，是指高鋁礬土中所含高嶺石分解并形成莫來石后，析出的無定形SiO2與水鋁石分解后形成的游離剛玉發(fā)生反應(yīng)再次生成其來石的過程。

③重結(jié)晶燒結(jié)階段

二次莫來石化完成后，進入重結(jié)晶階段，莫來石和剛玉晶體發(fā)育長大，氣孔縮小和消失，坯體逐漸致密化并燒結(jié)。這些過程都是在高溫下完成的。因此，高鋁磚耐火原料須在較高的溫度下和較長的時間內(nèi)才能達到良好的燒結(jié)。當含少量Fe2O3、TiO2等雜質(zhì)時，它們與SiO2、A12O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成液相，有助于二次莫來石化和重結(jié)晶過程的進行。