第三章硅酸铝系耐火材料学生用课件.ppt

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1、 本章重点：本章重点：Al2O3-SiO2二元系二元系统 杂质对Al2O3-SiO2二元系二元系统的影响的影响 Al2O3-SiO2系制品的生系制品的生产工工艺要点要点 Al2O3-SiO2系制品的性能特点系制品的性能特点 主要内容：主要内容：1.1.粘土质耐火材料；粘土质耐火材料；2.2.高铝质耐火材料；高铝质耐火材料；4.4.莫来石质耐火材料；莫来石质耐火材料；5.5.刚玉质耐火材料；刚玉质耐火材料；第三章第三章 硅酸铝及刚玉系耐火材料硅酸铝及刚玉系耐火材料2 2.分分类：半硅半硅质Al2O3含量含量15-30%粘土粘土质 Al2O3含量含量30-46%高高铝质 Al2O3含量大于含量大于

2、46%刚玉玉质 Al2O3含量大于含量大于90%3.1 概况：概况：1.硅酸铝质耐火材料：硅酸铝质耐火材料：以以SiO2和和Al2O3为基本化学组成的一类耐为基本化学组成的一类耐火材料。火材料。3 Al Al2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系耐火材料组成与性能系耐火材料组成与性能 制品名称制品名称 Al2O3含量，含量，%主要主要矿矿物物组组成成化学性化学性质质 半硅半硅砖砖 1530 石英石英变变体、体、莫来石莫来石、玻璃相、玻璃相 半酸性半酸性 粘土粘土砖砖 3046 莫来石莫来石（50%）、石英）、石英变变体、玻璃相体、玻璃相弱酸性弱酸性 等高等高铝砖铝砖 4660 莫来石莫来石

3、（6070%）、石英）、石英变变体、玻璃相体、玻璃相弱酸性弱酸性 等高等高铝砖铝砖 6075 莫来石莫来石、少量、少量刚刚玉、玻璃相玉、玻璃相弱酸性弱酸性 等高等高铝砖铝砖 75 莫来石莫来石、刚刚玉、少量玻璃相玉、少量玻璃相似中性似中性 刚刚玉玉砖砖 9599 刚刚玉玉、少量玻璃相、少量玻璃相中性中性 随随A/SA/S由低到高由低到高，制品呈酸性、弱酸性、中性（耐酸碱、化学稳定）。，制品呈酸性、弱酸性、中性（耐酸碱、化学稳定）。A/SA/S大于大于莫来石莫来石组成的高铝砖、刚玉砖基本晶相组成：组成的高铝砖、刚玉砖基本晶相组成：莫来石、刚玉。莫来石、刚玉。A/SA/S小于小于莫来石莫来石组成的

4、高铝砖、粘土砖和半硅砖相组成：石英、组成的高铝砖、粘土砖和半硅砖相组成：石英、莫来莫来石石性能：半硅质耐火度低，整体性好（性能：半硅质耐火度低，整体性好（略膨胀略膨胀）。）。粘土、高铝砖，粘土、高铝砖，耐火度提高，热震好。耐火度提高，热震好。刚玉制品抗渣强，刚玉制品抗渣强，热震稍差热震稍差。3.23.2生产的工艺原理生产的工艺原理一、一、A-SA-S二元系统：二元系统：见相见相图（图（19421942年鲍恩与格年鲍恩与格雷提出）雷提出）1.1.晶相：三个（晶相：三个（方石英方石英：熔点熔点17231723；莫来石：；莫来石：熔点熔点18501850；刚玉：熔；刚玉：熔点点20502050）A

5、A3 3S S2 2是A含量：72-78%72-78%固溶体。是该二元系统唯一二元化合物。固溶体。是该二元系统唯一二元化合物。针、柱针、柱状晶体，链状硅酸盐结晶、高温强度高，抗热震性好状晶体，链状硅酸盐结晶、高温强度高，抗热震性好（膨胀系数小），荷软高。（膨胀系数小），荷软高。刚玉（刚玉（-Al-Al2 2O O3 3）：中性中性（耐酸碱）、化学稳定性好（抗（耐酸碱）、化学稳定性好（抗渣好渣好)、膨胀系数较大（比碱性小）、热震较差。、膨胀系数较大（比碱性小）、热震较差。粒、板粒、板状。状。5 SiOSiO2 2A1A12 2O O3 3系组成与耐火度间的关系系组成与耐火度间的关系6 AlAl2

6、 2O O3 3-SiO-SiO2 2系制品的荷重软化变形温度系制品的荷重软化变形温度（1）Al2O3SiO2二元系二元系统相相图砖种砖种 AlAl2 2O O3 3，%开始开始变形变形温度温度T TH H，4%4%变形变形温温度，度，40%40%变形变形温温度度T TK K，T TK K-T-TH H 等粘土砖等粘土砖 /1250 1320 1500 250 等粘土砖等粘土砖 40 1400 1470 1600 200 莫来石砖莫来石砖 70 1600 1660 1800 200 刚玉砖刚玉砖 90 1870 1900/所以所以AlAl2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系制品中，随着系

7、制品中，随着AlAl2 2O O3 3含量的增加，其矿物含量的增加，其矿物组成逐渐变化，高温性能也呈规律性的变化。组成逐渐变化，高温性能也呈规律性的变化。由于莫来石的存在由于莫来石的存在A-SA-S系统分割二个子系统，系统分割二个子系统，即即S-S-莫来石和莫来石和A-A-莫来石莫来石2.S-A2.S-A3 3S S2 2分系统分系统T TE E=1595=1595、共晶点组成（、共晶点组成（A=5.5%,S=94.5%)A=5.5%,S=94.5%)靠近靠近S S一边、常温一边、常温固相（固相（方石英，莫来石方石英，莫来石）。）。当当A A15%15%：液相线较陡、对温度和组成都敏感，不宜作

8、耐材。：液相线较陡、对温度和组成都敏感，不宜作耐材。当当A A15%15%：当温度低于：当温度低于17001700时，液相线较陡，随温度升高液时，液相线较陡，随温度升高液相量增加慢，同时莫来石会向液相中相量增加慢，同时莫来石会向液相中溶解溶解，补充液相中，补充液相中SiOSiO2 2含量使得液相的粘度随温度升高降低不明显，这一特征决定含量使得液相的粘度随温度升高降低不明显，这一特征决定了粘土制品的荷软开始温度不高而变形范围较宽的特性。了粘土制品的荷软开始温度不高而变形范围较宽的特性。3.3.A A3 3S S2 2-A-A分系统分系统T TE E=1840=1840（较高）、比莫来石的熔点只低

9、（较高）、比莫来石的熔点只低10 10 ，共晶点靠，共晶点靠A A一侧、常温一侧、常温莫来石、刚玉莫来石、刚玉共存。刚玉相抗渣好，但在共存。刚玉相抗渣好，但在A-SA-S系系统中统中抗热震差抗热震差（但比碱性好）。（但比碱性好）。二、杂质对二、杂质对S-AS-A系统影响（三元系统）系统影响（三元系统）杂质：杂质：FeFe2 2O O3 3、TiOTiO2 2、CaOCaO、MgOMgO及及R R2 2O O等种类、数量决定制品出等种类、数量决定制品出现液相现液相温度温度、液相、液相数量数量和和粘度粘度，起助熔作用，对耐火度影响，起助熔作用，对耐火度影响很大。很大。第三组分无无FeOFeOFeF

10、e2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOK K2 2O ONaNa2 2O OTiOTiO2 2S-AS-A3 3S S2 2分系分系TETE15951595121012101380138013451345144014409859851050105014801480A A3 3S S2 2-A-A分系分系TETE18401840138013801460146015121512157815781315131511041104172717271.1.可以看出：可以看出：R R2 2O-A-SO-A-S三元系统，三元系统，R R2 2O O是最强熔剂是最强熔剂，T TE E急剧降低！急剧降低！R

11、 R2 2O O最有害杂质，要严格控制。最有害杂质，要严格控制。2.2.铁氧熔剂作用铁氧熔剂作用FeOFeO FeFe2 2O O3 3，要采取，要采取氧化气氛氧化气氛生产和生产和使用使用。9 Al2O3SiO2K2O系系统相相图 SiO2-A3S2（1595）SiO2-A3S2-KAS4（985）T=610 较大大 Al2O3-A3S2（1840）Al2O3-A3S2-KAS4（1315）T=525 较小小 10 1.Al2O3SiO2K2O系系统 河南河南矾土原料中含土原料中含 K2O高，一般高，一般为0.5%2.0%,K2O也是粘土也是粘土砖和半硅和半硅砖的主要的主要杂质。11 不同气氛

12、下不同气氛下Al2O3SiO2氧化氧化铁系系统相相图 12 还原原气氛气氛 SiO2-A3S2 (1595)SiO2-A3S2-2FeO2Al2O35SiO2 (1210)T=385氧化氧化气氛气氛 SiO2-A3S2 (1595)SiO2-A3S2-Fe2O3Al2O3 (1380)T=215 13 比比较还原原气氛气氛 Al2O3-A3S2 (1840)Al2O3-A3S2-FeOAl2O3 (1380)T=460 氧化氧化气氛气氛 Al2O3-A3S2 (1840)Al2O3-A3S2-Fe2O3Al2O3 (1460)T=380 14 Al2O3SiO2氧化氧化铁系系统1 硅酸铝耐火材

13、料硅酸铝耐火材料不宜不宜在在还原还原气氛下烧成和使用气氛下烧成和使用抵抗氧化铁侵蚀的能力，抵抗氧化铁侵蚀的能力，AlAl2 2O O3 3SiOSiO2 2比比大于大于2.552.55莫来石莫来石组成的高铝砖组成的高铝砖优于优于AlAl2 2O O3 3SiOSiO2 2比较莫来石组成比较莫来石组成低的低的高铝高铝砖、粘土砖和半硅砖。砖、粘土砖和半硅砖。此外，此外，FeFe2 2O O3 3在在TiOTiO2 2存在的条件下，降低制品的高温力学性能。存在的条件下，降低制品的高温力学性能。所以，在高铝制品中，所以，在高铝制品中，FeFe2 2O O3 3的含量应控制在的含量应控制在2-32-3以

14、下，以下，并且使并且使FeFe2 2O O3 3进入结晶相形成固溶体进入结晶相形成固溶体：防止：防止FeFe2 2O O3 3、TiOTiO2 2同同时时进入玻璃相进入玻璃相第三组分无无FeOFeOFeFe2 2O O3 3S-AS-A3 3S S2 2分系分系T TE E159515951210121013801380A A3 3S S2 2-A-A分系分系T TE E1840184013801380146014603、TiO2-Al2O3-SiO2三元系1）此图无三元化合物，只有莫来石固溶体和钛酸铝，并且在莫来石中固溶有TiO2，如:B点：Al2O3=75%，TiO2=6%，C点：Al2O

15、3=69.5%，TiO2=3.5%2）ABCD区域为莫来石固溶体区域，Al2O3-AT-B和SiO2-AT-C为三相区，TE分别为1727和1480。3）A-B-Al2O3,AT-B-C,SiO2-D-C分别为莫来石固溶体与相应物质的二元混合物，TE分别为E3P1,P2P1和E2P2上的某一点。4）A/S小于2.55的制品，TiO2含量一般小于3.5%，基本上与莫来石形成固溶体，不存在于液相中；A/S大于2.55的制品，随Al2O3含量的增加，莫来石固溶TiO2量相应减少，余下的TiO2会进入液相，这样对液相造成污染。降低制品的荷软和高温蠕变性。4、CaO-Al2O3-SiO2三元系体系无无C

16、aOCaOS-AS-A3 3S S2 2分系分系T TE E1595159513451345A A3 3S S2 2-A-A分系分系T TE E1840184015121512说明抗CaO侵蚀的能力，高铝制品优于粘土制品。5、MgO-Al2O3-SiO2三元系S-AS-A3 3S S2 2分系统分系统 生成生成堇青石堇青石（M M2 2A A2 2S S5 5组群状硅酸盐），膨胀系数组群状硅酸盐），膨胀系数小、抗热震比小、抗热震比A A3 3S S2 2好！用于陶瓷好！用于陶瓷匣钵。匣钵。A A3 3S S2 2-A-A分系统分系统 生成镁铝尖晶石（生成镁铝尖晶石（MAMA熔点熔点213521

17、35)，该三元系统该三元系统T TE E=15781578相对高、抗侵蚀。且相对高、抗侵蚀。且MAMA膨胀系数小、抗热震比膨胀系数小、抗热震比A A3 3S S2 2好！好！体系无无MgOMgOS-AS-A3 3S S2 2分系分系T TE E1595159514401440A A3 3S S2 2-A-A分系分系T TE E1840184015781578小结：小结：杂质氧化物对杂质氧化物对A-SA-S二元系影响：二元系影响：R R2 2O O最强，最强，其次其次FeOFeO、FeFe2 2O O3 3、CaOCaO、MgOMgO，TiOTiO2 2最弱。最弱。一、定义、分类一、定义、分类：

18、粘土质耐火材料：粘土质耐火材料：Al203 30Al203 304848，采用粘土为主，采用粘土为主要原料的一类耐火材料。要原料的一类耐火材料。根据原料和生产工艺的不同，粘土质耐火材料分为：根据原料和生产工艺的不同，粘土质耐火材料分为：普通粘土砖；普通粘土砖；全生料粘土砖；全生料粘土砖；多熟料粘土砖；多熟料粘土砖；高硅粘土砖；高硅粘土砖；不定形耐火材料。不定形耐火材料。生产简便、价格低、生产最多（占全国生产简便、价格低、生产最多（占全国60%60%以上）、应用以上）、应用最广泛。最广泛。广泛应用于炼铁高炉、熄焦炉、加热炉、铁水广泛应用于炼铁高炉、熄焦炉、加热炉、铁水包内衬、炼铝炉、玻璃窑等。包

19、内衬、炼铝炉、玻璃窑等。19 3.化学化学矿物物组成：成：主要化学成分：主要化学成分：Al2O3、SiO2 主主矿物（主晶相）：高岭石物（主晶相）：高岭石：Al2O32SiO22H2O （高岭石族、蒙脱石族、叶腊石族、水云母族）高岭石族、蒙脱石族、叶腊石族、水云母族）次次矿物（次晶相）：石英、物（次晶相）：石英、铁化合物、有机物等，化合物、有机物等，严格控制严格控制 Al2O3含量及含量及Al2O3SiO2比比值愈接近高岭石愈接近高岭石矿物的理物的理论值 粘土粘土纯度度，质量量。Al2O3SiO2比比值值，粘土耐火度，粘土耐火度，粘土，粘土烧结烧结熔融范熔融范围围越越宽宽。20 4.耐火粘土的

20、工耐火粘土的工艺特性特性 分散性分散性 结合性合性 烧结性性 可塑性可塑性 粘土的粘土的矿物物组成和成和颗粒粒组成成所控制所控制。（1）分散性）分散性 分散程度：分散程度：颗粒粒组成或比表面成或比表面积 粘土属于高分散性物粘土属于高分散性物质，一般不大于，一般不大于10微米。微米。粘土的工粘土的工艺性性质主要取决于小于主要取决于小于2微米微米颗粒的数量。粒的数量。粘土的分散度等粘土的分散度等级级与在水中的分散性与在水中的分散性 分分 散散 性性 优优 良良 中中 等等 困困 难难 1mm，%45 35 3 35 等等 级级 高高 中中 低低 差差 含水量，含水量，353545 45 25253

21、5 35 151525 25 15 15（2 2）可塑性）可塑性 表示方法：塑性指数和塑性指标表示方法：塑性指数和塑性指标 塑性指数法塑性指数法：粘土显可塑状态时的水量上限和下限之差：粘土显可塑状态时的水量上限和下限之差（含水量变化的范围）的间接指数值来衡量其强弱的方法。（含水量变化的范围）的间接指数值来衡量其强弱的方法。塑性指标法塑性指标法：采用一定直径的泥球，当外力作用后发生形：采用一定直径的泥球，当外力作用后发生形 并开始产生裂纹，并开始产生裂纹，以应力以应力(变形力变形力)与应变与应变(变形的程度变形的程度)的乘积来的乘积来 表示其可塑性程度的一种方法。表示其可塑性程度的一种方法。等等

22、 级级 高高 中中 低低 可塑性指可塑性指标标 3.6 3.6 2.52.53.6 3.6 2.5 2.5 22 增加粘土可塑性的方法：增加粘土可塑性的方法：除去如石英等非可塑性的除去如石英等非可塑性的杂质矿物；物；细磨以增加其分散度；磨以增加其分散度；加入适量塑性物加入适量塑性物质结合合剂（如（如亚硫酸硫酸纸浆废液等）；液等）；真空真空处理；理；困料。困料。（3）结合性合性 粘土分散程度粘土分散程度，比表面，比表面积，结合性合性。在在实际生生产中，通常都以粘土的可塑性来判断其中，通常都以粘土的可塑性来判断其结合性合性 能的能的强弱。弱。23（4）粘土的）粘土的烧结性性 高岭石的加高岭石的加热

23、变化化 Al2O32SiO22H2O Al2O32SiO2+2H2O （450550）Al2O32SiO2 Al2O3（无定形）（无定形）+2SiO2（无定形）（无定形）Al2O3（无定形）（无定形）-Al2O3（结晶型）晶型）（930960）3-Al2O3+6SiO2（无定形）（无定形）A3S2+4SiO2（无定形）（无定形）SiO2（无定形）（无定形）SiO2（方石英）（方石英）（12501300）（一次莫来石）（一次莫来石）1200 主要主要为莫来石莫来石长大，至大，至1500 1600结束，束，方石英成玻璃相方石英成玻璃相或其它变体或其它变体。24 杂质的影响的影响 熔熔剂作用作用 F

24、e2O3、TiO2 促促进莫来石化；莫来石化；CaO、R2O 抑制莫来石化、分解。抑制莫来石化、分解。杂质数量和种数量和种类决定决定烧结机制机制 液相液相烧结（粘滞流（粘滞流动烧结）高硅玻璃相高硅玻璃相 硬硬质粘土粘土 A，T（烧结温度）温度）软质粘土粘土 A，T（烧结温度）温度）如如R2O，T烧结温度将显著降低烧结温度将显著降低 煤煤质粘土或含有机物粘土或含有机物较多，孔隙多，多，孔隙多，烧结困困难 25 定定义义：粘土：粘土Al2O33048%分分类类：普通粘土普通粘土砖砖 全生料粘土全生料粘土砖砖 多熟料粘土多熟料粘土砖砖 高硅粘土高硅粘土砖砖 三、粘土砖的生产工艺要点三、粘土砖的生产工

25、艺要点 生产的工艺流程：生产的工艺流程：粘土熟料粘土熟料破粉碎破粉碎筛分筛分结合粘土结合粘土破粉碎破粉碎筛分筛分 混合共磨混合共磨配料配料混练混练成型成型干干燥燥烧成烧成成品拣选成品拣选结合粘土的筛下料一部分与熟料混合共磨，一部分拿来直接配料。结合粘土的筛下料一部分与熟料混合共磨，一部分拿来直接配料。26 1.原料选择、配料原料选择、配料 为进一步减少为进一步减少结合粘土结合粘土的用量，提高制品的高温性能，可将粘的用量，提高制品的高温性能，可将粘土土熟料细粉熟料细粉与与结合粘土结合粘土进行进行共同粉磨共同粉磨后加入配料中。后加入配料中。A.多熟料制品多熟料制品（瘠化作用、分散、骨架、网络化、高

26、温性能好）：（瘠化作用、分散、骨架、网络化、高温性能好）：熟料：熟料：细粉细粉=80：20；熟料；熟料80%，临界粒度，临界粒度3-4；粗：中：细粗：中：细=（40-50）：中）：中：（：（25-35）遵循最紧密堆积原理。）遵循最紧密堆积原理。细粉细粉0.088，结合粘土与熟料，结合粘土与熟料共磨共磨。B.普通熟料制品普通熟料制品：熟料熟料：细粉：细粉=70：30；结合粘土；结合粘土25%，临界粒度，临界粒度0.1-0.2；干燥、烧成干燥、烧成收缩大收缩大（收缩（收缩15-20%），不易控制尺寸，），不易控制尺寸，高温性高温性能不好能不好。可见：多引入粘土熟料，可见：多引入粘土熟料，A制品性能

27、优于制品性能优于B。28 2.2.混练方法：混练方法：结合粘土结合粘土 泥浆（泥浆（1-3%）+纸浆（纸浆（1-2%）1)结合粘土熟料结合粘土熟料干混干混水水混合混合 2)熟料熟料水或泥浆水或泥浆结合粘土结合粘土混合混合（常规常规）3)细颗粒熟料结合粘土共磨细颗粒熟料结合粘土共磨已润湿的粗粒料已润湿的粗粒料混合混合（最佳）（最佳）3.3.成型与干燥：成型与干燥：通常机压半干泥料水分一般为通常机压半干泥料水分一般为4 46 6，50-80MPa50-80MPa压力，生坯体压力，生坯体积密度积密度2 210102 240g40gcm3cm3。快速干燥制度快速干燥制度：1 1）干燥介质进口温度：标、

28、普型砖）干燥介质进口温度：标、普型砖150150200200，异型砖，异型砖120120160160；2 2）废气排出口温度：）废气排出口温度：70708080；3 3）砖坯残余水分：）砖坯残余水分：2%2%；4 4）干燥时间：）干燥时间：16162424小时。小时。4.4.烧成：烧成：目的：目的：具有一定外形尺寸、气孔率低、致密、强度提高、具有一定外形尺寸、气孔率低、致密、强度提高、体积稳定好、耐火性好。体积稳定好、耐火性好。温度：温度：要要高于高于结合粘土烧成温度。结合粘土烧成温度。宽烧结温度范围：要高出宽烧结温度范围：要高出100150；窄烧结温度范围：要高出窄烧结温度范围：要高出501

29、00普通：普通：12501350多熟料多熟料：13801420注意：注意：体积体积总收缩总收缩4-5%4-5%；烧成速度；烧成速度不能太快不能太快，适当保温。，适当保温。30 四、粘土制品的性质四、粘土制品的性质1.热震性好（震性好（1100：水冷：水冷10次；多熟料次；多熟料50-100次或更高）。主要次或更高）。主要原因：原因：A3S2 热膨膨胀系数小、均匀、无多晶系数小、均匀、无多晶转变、颗粒粒间有很多裂有很多裂纹缓冲冲应力。力。2.抗酸性熔渣侵抗酸性熔渣侵蚀（SiO2）3.高温性能差（无高温性能差（无A3S2骨架）骨架）数量数量(50%)、结晶晶细小。小。4.具有很宽的荷重软化变形温度

30、范围，但具有很宽的荷重软化变形温度范围，但荷软低荷软低1250-1400.提高措施提高措施 多熟料配比（骨架）及混合多熟料配比（骨架）及混合细磨工磨工艺（分散均匀）；（分散均匀）；尽可能提高基尽可能提高基质中中Al2O3含量，使基含量，使基质中中Al2O3/SiO2比接近比接近莫来石莫来石组成，即提高基成，即提高基质纯度；度；引入外加物，增大液相粘度；引入外加物，增大液相粘度；提高提高烧成温度（成温度（A3S2 长大）。大）。31 二、高铝矾土原料二、高铝矾土原料：不能直接制砖坯！必须煅烧成熟料。不能直接制砖坯！必须煅烧成熟料。高高铝矾土（又称土（又称铝土土矿、矾土、土、铝矾土、土、矾石）石）

31、1）分布分布 山西（阳泉、孝山西（阳泉、孝义、太原），河北（唐山、古冶），、太原），河北（唐山、古冶），河南（巩河南（巩义、新密、新密、沁阳、登封）以及沁阳、登封）以及贵州等地。州等地。第三部分第三部分 3.63.6高铝质耐火材料高铝质耐火材料 一、定义、分类一、定义、分类：高铝矾土熟料结合粘土，高铝矾土熟料结合粘土，A1A12 2O O3 3在在4890%4890%的铝硅系制品的铝硅系制品。按按A12O3含量分：含量分：I等，等，75；II等，等，6075；III等，等，4860%。按按矿物物组成分：成分：低莫来石、莫来石、莫来石低莫来石、莫来石、莫来石-刚玉、玉、刚玉玉-莫来石、莫来石、刚

32、玉玉质 随随A12O3A12O3含量增加、玻璃相减少、高温性能增加！含量增加、玻璃相减少、高温性能增加！32 化学组成：化学组成：Al2O3Al2O3、SiO2SiO2；少量杂质；少量杂质Fe2O3 Fe2O3、TiO2 TiO2、CaOCaO、MgOMgO 、R2O.R2O.矿物组成：矿物组成：水铝石：水铝石：Al2O3H2OAl2O3H2O、高岭石：、高岭石：Al2O3Al2O32SiO22H2O2SiO22H2O2）组成、构造成、构造级别级别 化学成分，化学成分，耐火度，耐火度，Al2O3 Fe2O3 CaO 特特级级 7575 2.02.0 0.50.5 17701770 一一级级 7

33、075 2.52.5 0.60.6 17701770 二二级级 6070 2.52.5 0.60.6 17701770 三三级级 5560 2.52.5 0.60.6 17701770 四四级级 4555 2.02.0 0.70.7 17701770 4 4）高铝矾土的加热变化：三阶段高铝矾土的加热变化：三阶段 分解分解阶段；段；莫来石化莫来石化阶段；段；重重结晶晶烧结阶段。段。过程中二次莫来石化过程伴随约过程中二次莫来石化过程伴随约1010的体积膨胀。的体积膨胀。-Al2O3H2O-Al2O3游离、颗粒假象游离、颗粒假象+H2O（400-600）Al2O32SiO22H2OAl2O32SiO

34、2（偏高岭石）偏高岭石）+2H2O （600左右）左右）3（Al2O32SiO2）3Al2O32SiO2（一次莫来石）（一次莫来石）+4 SiO2 （980980左右）左右）（莫来石化）（莫来石化）（无定形）（无定形）3-Al2O3+2SiO23Al2O32SiO2 （1200-1500）V+10%二次莫来石化二次莫来石化 过程中二次莫来石化过程伴随约过程中二次莫来石化过程伴随约1010的体积膨胀松的体积膨胀松散作用，气孔率增大，颗粒相互推开、阻碍烧结。散作用，气孔率增大，颗粒相互推开、阻碍烧结。莫来石、刚玉的重结晶烧结作用（莫来石、刚玉的重结晶烧结作用（1500）：）：莫来石、刚玉晶体发育长

35、大莫来石、刚玉晶体发育长大（重结晶），（重结晶），气孔缩小气孔缩小和消失，坯体逐渐致密化，强度、密度增加。和消失，坯体逐渐致密化，强度、密度增加。（高温长时间进行）（高温长时间进行）同时杂质存在，高温产生液相促进烧同时杂质存在，高温产生液相促进烧结，并缓解结，并缓解二次莫来石化造成的二次莫来石化造成的膨胀膨胀松散作用松散作用 （杂质（杂质Fe2O3 Fe2O3、TiO2 TiO2 辅助烧结作用）辅助烧结作用）35 等等级级 Al2O3，烧结烧结 情况情况 烧结烧结温度温度 原因原因 特特级级 75 较较易易 160017001700 因高岭石少，水因高岭石少，水铝铝石多，二次莫来石多，二次莫来

36、石化程度弱，可能石化程度弱，可能还还有有TiO2级级 7075 较难较难 15001600 一定程度的二次莫来石化一定程度的二次莫来石化 级级 6070 最最难难 160017001700 二次莫来石化二次莫来石化强强烈烈 级级 5560 最易最易 1500左右左右 因高岭石多，水因高岭石多，水铝铝石少，二次莫来石少，二次莫来石化程度弱石化程度弱 级级 4555 最易最易 1500左右左右 同上同上 不同等不同等级铝矾级铝矾土的土的烧结烧结情况情况 可见：可见：A/S A/S 提高或提高或 A/S A/S 降低降低 ,二次莫来石化效应较弱二次莫来石化效应较弱 A/S=2.55,A/S=2.55

37、,二次莫来石化效应二次莫来石化效应 激烈。激烈。36 相同点：高相同点：高铝制品的生制品的生产工工艺流程与多熟料粘土流程与多熟料粘土质制品生制品生产 工工艺流程相似。流程相似。不同点：不同点：二次莫来石化二次莫来石化反反应。三、高铝质制品生产工艺要点三、高铝质制品生产工艺要点 减轻二次莫来石化反应措施：减轻二次莫来石化反应措施：1.熟料的严格拣选分级（避免混级使用）：熟料的严格拣选分级（避免混级使用）：保证熟料充分烧结，保证熟料充分烧结，即即二次莫来石化和烧结收缩在原料煅烧过程中进行完毕。二次莫来石化和烧结收缩在原料煅烧过程中进行完毕。控制控制坯体：坯体：体密和吸水率。体密和吸水率。2.配方配

38、方选择选择：A.A.骨料骨料:烧结矾土熟料；烧结矾土熟料；细粉细粉：矾土熟料、结合粘土（软质粘：矾土熟料、结合粘土（软质粘土，制成泥浆、均匀、结合性好）。土，制成泥浆、均匀、结合性好）。B.B.铝含量高的制品：以细粉形式加入为宜。（细粉收缩较大，铝含量高的制品：以细粉形式加入为宜。（细粉收缩较大，可以部分可以部分抵消抵消二次莫来石化的膨胀二次莫来石化的膨胀作用）。尽量压缩结合粘土作用）。尽量压缩结合粘土用量。用量。合理选择结合剂的种类和数量合理选择结合剂的种类和数量 结合粘土尽可能少加（结合粘土尽可能少加（5 510%10%）用生矾土细粉代替结合粘土用生矾土细粉代替结合粘土 用部分高铝矾土熟料

39、和结合粘土粉按莫来用部分高铝矾土熟料和结合粘土粉按莫来石石A/S=2.55A/S=2.55比例配合，共同细磨。比例配合，共同细磨。C.C.颗粒组成：尽可能扩大细粉用量（颗粒组成：尽可能扩大细粉用量（0.088）45-55%。（高铝熟。（高铝熟料难磨，产量低）。熟料临界粒度：料难磨，产量低）。熟料临界粒度：2-3，不宜太高。遵循最紧，不宜太高。遵循最紧密堆积原理。让密堆积原理。让二次莫来石化在细粉里进行（二次莫来石化在细粉里进行（比表面积大、加热比表面积大、加热收缩大与二次莫来石化膨胀，两者抵消）。收缩大与二次莫来石化膨胀，两者抵消）。3.3.烧成：平、侧码砖；弱氧化气氛；结合剂：亚硫酸纸浆废液

40、。烧成：平、侧码砖；弱氧化气氛；结合剂：亚硫酸纸浆废液。隧道窑：隧道窑：、等等1500-1600；等等1450-1500倒焰窑：倒焰窑：、等等1430-1450保温保温40小时；小时；等等1390-1420保温保温24-32小时。小时。38 熟料的熟料的邻级邻级混配和氧化混配和氧化铝铝含量高的熟料以含量高的熟料以细细粉形式加入粉形式加入 合适的合适的颗颗粒粒组组成成 适当增加适当增加细细粉数量（粉数量（4550%）适当增大粗适当增大粗颗颗粒的尺寸和数量粒的尺寸和数量 部分熟料和部分熟料和结结合粘土共同合粘土共同细细磨磨 共磨共磨时时熟料和粘土混合料中的熟料和粘土混合料中的A12O3SiO2重量

41、重量 比比应应略大于略大于2.55。适当提高适当提高烧烧成温度（成温度（级矾级矾土熟料）土熟料）39 四、高铝质制品性质四、高铝质制品性质1.高高铝砖铝砖中中A12O3含量和含量和 荷重荷重软软化温度关系化温度关系 名名 称称 煅煅烧烧 温度，温度，玻璃成分，玻璃成分，SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 级矾级矾土土 级矾级矾土土 1500 1500 24.95 44.82 45.16 46.15 9.35 2.50 19.52 3.20、等等矾矾土煅土煅烧烧后的玻璃相后的玻璃相组组成成 耐高温比粘土砖好：耐高温比粘土砖好：A增加，荷软增加，荷软明显提高。明显提高。粘土砖耐火度：粘土砖

42、耐火度：1580-1770粘土砖荷软：粘土砖荷软：1250-1400高铝砖荷软：高铝砖荷软：大于大于1400高铝砖耐火度：高铝砖耐火度：1770-20002.高高铝铝制品的制品的热热震震稳稳定性比粘土定性比粘土砖砖差差 I、等高等高铝砖铝砖比比等高等高铝砖铝砖更差些更差些 3.高高铝铝制品的抗渣性随制品中制品的抗渣性随制品中A12O3含量增多和液相含量增多和液相 量的减少而有所提高。量的减少而有所提高。4.高高铝砖铝砖化学中性：化学中性：对对酸、碱渣适用性酸、碱渣适用性强强。提高原料提高原料纯度，改度，改变基基质的化学的化学矿物物组成，减少玻璃相成，减少玻璃相数量，数量，调整玻璃相成分，是提高

43、制品的高温整玻璃相成分，是提高制品的高温结构构强度、度、热震震稳定性及抗渣性的关定性及抗渣性的关键。高炉用硅线石砖、红柱石砖、蓝晶石砖、热风炉用低蠕变高铝砖、高荷软高炉用硅线石砖、红柱石砖、蓝晶石砖、热风炉用低蠕变高铝砖、高荷软高铝砖、高热震高铝砖以及水泥窑和电炉顶用优质磷酸盐结合高铝不烧砖等。高铝砖、高热震高铝砖以及水泥窑和电炉顶用优质磷酸盐结合高铝不烧砖等。莫来石砖、莫来石刚玉砖和刚玉莫来石砖等。莫来石砖、莫来石刚玉砖和刚玉莫来石砖等。应用：用：高炉、高炉、热风炉、温度稍高：炉身下部、炉腰。炉、温度稍高：炉身下部、炉腰。温度稍低用粘土温度稍低用粘土砖；高；高铝砖较粘土粘土砖寿命寿命长，高档耐火材料。，高档耐火材料。作业及思考题两次课黑板上的题