铝矾土的煅烧.doc

铝矾土的煅烧 核心字：铝矾土;分解阶段;二次莫来石化阶段;重晶烧结阶段;铝矾土的烧结; 1.铝矾土的加热变化 中国铝矾土重要是D-K型，某些二级铝矾土具有勃姆石，个别的还具有某些白云母：有些三级铝矾土具有一定数量的地开石 铝矾土的加热变化可分为三个阶段：分解阶段、二次莫来石化阶段和结晶烧结阶段 （1）分解阶段（400～1200 C） 400～1200 C温度范畴为铝矾土的分解阶段在该阶段，铝矾土中的水铝石和高岭石在400 C时开始脱水，至450～600 C反映剧烈，700～800 C完毕水铝石脱水后形成刚玉假象，此种假象仍保持本来水铝石的外形，但边沿模糊不清，折射率较水铝石低，在高温下逐渐转变为刚玉高岭石脱水后形成偏高岭石，950 C以上时偏高岭石转变为莫来石和非晶态SiO2，后者在高温下转变为方石英其反映式为： 表3-7 耐火材料用铝土矿的技术条件 级别化学成分%耐火度℃备注Ai2O3Fe2O3CaO特极品>75<2.0<0.5>1770替代鋁氧一级品70--75<2.5<0.6>1770二级品60--70<2.5<0.6>1770三级贫55--60<2.5<0.6>1770四级品45--55<2.0<0.7>1770注：①拣选分级后的某一级铝矾土矿石中，其他级别矿石的混入量不超过总量10%；②矿石块度50～300mm，若容许有不不小于50mm者，其数量不超过总量的10%；③矿石夹杂之杂质（如山皮、粘土等）不得超过1%，并不得混入明显的块状或片状石灰石 表3-8 耐火材料用铝矾土精矿的技术条件 类型级别化学成分%耐火度℃Ai2O3Fe2O3CaONa2O+K2O高铝一级品>75<1.6<0.40.17≥1790二级品>75<0.60.25三极品>75<0.80.25中铝一级品65--75<1.6<0.40.17≥1790二级品65--75<0.60.25三极品65--75<0.80.25低铝一级品45--65<1.7<0.40.17≥1790二级品45--65<0.60.25≥1750 三极品45--65<0.80.25 ≥1700α-Al2O3·H2O(水铝石)→(400～600。

C)→α-Al2O3(刚玉假象)+H2O↑ Al2O3·2SiO2·2H2O(高岭石)→(400～600 C)→Al2O3·2SiO2(偏高岭石)+H2O↑ 3(Al2O3·2SiO2)(偏高岭石)→(400～600 C)→3Al2O3·2SiO2(莫来石)+4SiO2(非晶态SiO2) (2)二次莫来石化阶段（1200～1400C或1500 C） 在1200 C以上，从水铝石脱水形成的刚玉与高岭石分解出来的游离SiO2继续发生反映形成莫来石，被成为二次莫来石： 3Al2O3+2SiO2→(≥1200 C)→3Al2O3+2SiO2（二次莫来石） 在二次莫来石化时，发生约10%的体积膨胀同步在1300～1400 C如下时铝矾土中的Fe2O3、TiO2和其他杂质与Al2O3、SiO2反映既可形成液相，Fe2O3、TiO2也可进入莫来石的晶格形成固溶体液相的形成，有助于二次莫来石化的进行，同步也为重晶烧结阶段准备了条件 （3）重晶烧结阶段（1400～1500 C） 在二次莫来石化阶段，由于液相的形成，已经开始发生某种限度的烧结，但进程很缓慢。

只有随着二次莫来石化的完毕，重晶烧结作用才开始迅速进行在1400～1500 C以上，由于液相的作用，刚玉与莫来石晶体长大，1500 C时约10μm，到1700 C分别为60μm和90μm；同步，微观气孔在1200 C到1400～1500 C之间约为100～300μm，基本保持不变；在1400～1500 C后来迅速缩小与消失，气孔率减少，物料迅速趋向致密 2.铝矾土的烧结 影响铝矾土烧结的重要因素有二次莫来石化、液相及铝矾土的组织构造 二次莫来石化是D-K型铝矾土在煅烧过程中必然发生的反映，该反映往往引起10%左右的体积膨胀，对烧结起阻碍作用其因素一是生成二次莫来石时由于比重的变化引起物料自身的体积增大；二是由于颗粒间发生二次莫来石反映而互相推开，从而在颗粒间形成空隙此外，反映时在颗粒周边一方面形成莫来石薄膜也阻碍了铝、硅离子的进一步扩散，使反映难趋完全 二次莫来石的形成量与铝矾土中水铝石、高岭石的相对含量有关如果高岭石加热分解出的SiO2与水铝石分解出的Al2O3正好达到莫来石的构成，则二次莫来石的量将会达到最大研究与生产实践都证明，Al2O3含量在65%～70%的二级铝矾土，Al2O3/SiO2比值接近莫来石的Al2O3/SiO2比值（2.55），在煅烧后莫来石的含量最高，二次莫来石化限度最大，最难于烧结；而Al2O3含量较高或较低的特级或三级铝矾土烧结较容易，温度也较低。

铝矾土的分散度对二次莫来石化的影响也是明显的铝矾土原矿煅烧时，由于矿物分布不均匀，颗粒反映后互相推开而引起的膨胀起着重要作用这种作用使反映无法趋于完全，而生成的空隙往往不易弥合，使铝矾土难于致密化原块铝矾土除组织构造较均匀的特级和三级在1500 C如下达到烧结外，其他铝矾土往往吸水率较高若将铝矾土细磨制坯后煅烧，分散度提高，二次莫来石化进行得较早，并易于完全，在较低的温度下既产生膨胀，对烧结有利 由于烧结基本上开始于二次莫来石化完毕的温度，因此充足的二次莫来石化是铝矾土达到烧结的必要条件，特别是对二级铝矾土尤为重要 液相是影响铝矾土烧结的另一重要因素铝矾土煅烧时所形成液相量（一、二级铝矾土约10%，三级约20%～30%）局限性以填满颗粒间的所有空隙在这种状况下，液相的作用一方面是把固体颗粒拉在一起，使它们互相接触但二次莫来石化引起的膨胀却是把它们推开，两个相反的作用同步进行在1400～1500 C以内时，液相的数量较少、流动性较低，二次莫来石化起主导作用在1400～1500 C以上时，二次莫来石趋于完全，液相数量和流动性都增大，液相烧结作用明显显现，成为烧结的主导因素。

液相使固体颗粒基本上都互相接触之后，就逐渐发生着固体颗粒的溶解与分析晶过程，逐渐导致晶粒堆积致密，直到最后形成持续的固相骨架，液相填充空隙，使铝矾土完全烧结但液相也有其有害作用的一面，若液相量增多，或者它的熔点、粘度减少，则减少铝矾土的高温机械性能 填充在空隙中的液相冷却后即为玻璃相烧后铝矾土的玻璃相化学构成有如下特点： ①玻璃相中Al2O3/SiO2比值随铝矾土Al2O3/SiO2比值减少而减少 ②特级与一级铝矾土中，Fe2O3、TiO2进入玻璃相较多；而二级铝矾土中则进入结晶相较多 ③煅烧温度提高时（由1500到1700 C），玻璃相中的Al2O3含量减少，SiO2含量增长；同步，一级铝矾土的玻璃相中Fe2O3增多而TiO2减少；二级铝矾土Fe2O3、TiO2都更多地进入玻璃相 铝矾土的组织构造即均匀致密限度及鲕状体的数量与分析，直接影响到铝矾土熟料的烧结限度与致密性如鲕状体较多的二级铝矾土，组织构造复杂，不均匀，烧后一般呈黄、白两色，白色为水铝石富集部分，黄色为高岭石及某些杂质集中部位，且常有膨胀现象，烧结困难。