高铝质耐火材料.doc

耐火材料的制备
耐火材料分类（按耐火度分）：
①普通耐火材料：耐火度为1580-1770℃；
②高级耐火材料：耐火度为1770-2000℃；
③特级耐火材料：耐火度为2000-3000℃；
④超级耐火材料：耐火度为>3000℃。

耐火度与原材料的熔点有密切关系，一般熔点稍高于耐火度。因为耐火度主要取决于其中的固相与液相数量比、液相的黏度和材料的分散度。因此单质和化合物的熔点及混合的熔融温度要超过1580℃。

烧成过程中的物理化学变化
①砖坯排除残余水分阶段（<200℃）,在烧成过程中，水分排除阶段应缓慢升温，以防止由于升温过快，水分急剧蒸发，而造成开裂。
②分解氧化阶段（200-1000℃），粘土排除结合水，硅砖中Ca(OH)2分解，石英晶型转变，碳酸盐或硫酸盐分解，有机物的氧化燃烧等。
③液相形成和耐火相合成阶段（1000℃），随着温度升高，液相生成量增加，黏度降低，耐火矿物相开始形成，并溶解在液相中，而后又结晶出来。颗粒在液相表面张力作用下进一步靠拢，而使坯体致密，体积收缩，强度增大，气孔率降低。
④烧结阶段（最高温度，保温阶段），坯体中各种反应趋于完全、充分，液相数量继续增加，结晶进一步进行。
⑤冷却阶段，发生耐火矿物相析晶，某些晶型的转化，玻璃相的固化等过程。

高铝制品
在理论上，Al2O3含量大于46%的硅酸铝质耐火材料称为高铝耐火材料。我国规定高铝耐火材料Al2O3含量大于48%。
天然高铝矾土熟料+结合粘土
细粉的细度越高，促进烧结作用越显著。
高铝砖的颗粒配比，一般采用3mm或5mm的临界颗粒，粗颗粒50-60%，中颗粒10-15%，细粉35-40%。临界颗粒大些，对提高抗热震性、颗粒紧密堆积有利，但易出现颗粒偏析，表面结构粗糙，边角、棱松散。（抗热震性——抵抗温度急剧变化和受热不均的能力。）

烧成：
200℃以下，坯体内残余水分的排除；
200-1250℃，结合粘土中的高岭石脱水分解，形成莫来石和游离SiO2；
1250℃以上，熟料中的α-Al2O3与游离SiO2结合生成二次莫来石，并伴随体积膨胀。（注：生成的物相密度不同。）

我国高铝矾土大都是水铝石-高岭石型。
在煅烧时的变化：
1、400-1200℃为分解阶段
400-650℃：α-Al2O3H2O→α-Al2O3+H2O↑
水铝石刚玉假相（高温下转变为刚玉）
Al2O32SiO22H2O→Al2O32SiO2+2H2O↑
偏高岭石
950℃以上：3(Al2O32SiO2)→3Al2O32SiO2+4SiO2
偏高岭石莫来石非晶质SiO2，高温下转变为方石英

2、二次莫来石化阶段：
3α-Al2O3+2SiO2→3Al2O32SiO2
二次莫来石
该阶段一般开始于1200℃，1400-1500℃时反应完成。这个反应是高岭石形成莫来石（一次莫来石）时析出来的二氧化硅和刚玉反应而生成的莫来石，称为二次莫来石，同时有10%左右的体积膨胀。一般来说，二次莫来石量少时，则反应温度偏低。

3、重结晶烧结阶段：温度在1400-1500℃以上。矾土中的二次莫来石化已经完成，进入重结晶阶段，莫来石和刚玉晶体发育长大，气孔收缩和消失，料块逐渐趋于致密化达到烧结。

Ⅱ等矾土在烧结过程中，产生较大的体积膨胀，其主要原因是：a)形成莫来石时，由于比重变化（生成比重小的莫来石），而引起物料本身的体积增大，二次莫来石数量越大，则体积的增大值也越大；b)颗粒间发生二次莫来石反应而相互推开产生空隙，这些空隙很难靠液相来弥合。矾土中的矿物分布得越不均匀，则这种现象越明显；c)反应时，在颗粒周围首先形成莫来石薄膜，妨碍铝、硅等离子的进一步扩散，使反应难趋完成。