高鋁磚的簡介.doc

高鋁磚的簡介一、 簡介高鋁磚：用鋁硅系原料生產(chǎn)的耐火材料中，以Al2O3為主要成分劃分的磚有高鋁磚、莫來石磚及剛玉磚。耐火磚：具有一定形狀和尺寸的耐火材料。按制備工藝方法來劃分可分為燒成磚、不燒磚、電熔磚、耐火隔熱磚；按形狀和尺寸可分為標準型磚、普通磚、特異型磚等。例如：耐火粘土磚、高鋁磚、硅磚、鎂磚等。二、 原料礦在自然界中主要有鋁土礦和硅線石族礦物。硅線石族礦物：存在于受過變質(zhì)過程的泥質(zhì)巖中，或原礦床經(jīng)風化后的沖積層中。在變質(zhì)期間經(jīng)歷了溫度與壓力的演變作用，泥質(zhì)巖內(nèi)部基質(zhì)結(jié)晶，形成硅線石、紅柱石及藍晶石礦。它們有著相同的化學成分，其理論組成為Al2O36293，SiO23707，是天然的無水硅酸鋁原料，但它們有不同的礦物特性。大部分無水硅酸鋁原料，需要經(jīng)過選礦，提高純度才能使用。鋁土礦：化學組成及物理性能變化的范圍很大，是由于它在成礦初期，含鐵物質(zhì)與氫氧化鋁呈膠體狀的混合物的緣故。礦床分布較廣，有些礦床對耐火材料是無價值的，主要作煉鋁的原料。原料中含鐵量高的，俗稱鐵礬土。作為耐火材料使用的是呈白色或灰白色，較純的礦，耐火度在18002000。原料的化學組成變化較大。鋁土礦的特性與氧化鋁相似，與堿金屬氧化物作用，生成鋁酸鹽，起酸根的作用；與酸作用，生成鋁鹽。鋁礬土是非塑性的含水氧化鋁礦物，含有一水鋁石和三水鋁石。一水鋁石的分子式為Al2O3H2O，屬斜方晶系白色鱗片狀，硬度7，密度35gcm3。中國鋁礬土主要礦物是一水硬鋁石和高嶺石的混合物。其他次要礦物有勃姆石、迪開石、三水鋁石、金紅石及含鐵礦物等，普遍Al2O3含量高、Fe2O3含量低，灼減14左右。礦石很硬，不易破碎。三水鋁石的分子式為Al2O33H2O，它比一水硬鋁石的結(jié)晶更明顯。通常形成塊狀結(jié)核，斷面光滑，密度24gcm3。有類似球粘土的加熱收縮量。純的三水鋁石熔點2035，也是一種很好的耐火原料。鋁礬土開采時必須分級，且不能混入其他礦石。對原料本身的雜質(zhì)氧化物必須限制，F(xiàn)e2O3不超過225，CaO不超過0507，尤其K2O、Na2O的含量更應嚴格控制。天然的含水及無水高鋁原料，加熱時出現(xiàn)收縮或膨脹。在制磚之前預先煅燒可控制或減輕這些現(xiàn)象。煅燒原料可用回轉(zhuǎn)窯、豎窯及倒焰窯。采用回轉(zhuǎn)窯，以油為燃料，可達到高溫，灰分少，能獲得高質(zhì)量的熟料，用豎窯或倒焰窯煅燒時，生燒料多，帶來的灰分、雜質(zhì)多，勞動強度大，但投資少、見效快。硅線石族礦物受熱產(chǎn)生膨脹，生成莫來石和游離氧化硅，其反應為：3(Al2O3SiO2)-3Al2O32SiO2+SiO2開采的硅線石族礦石，經(jīng)過精選后所含雜質(zhì)甚微。煅燒后生成的莫來石結(jié)構(gòu)均勻。按理論計算，莫來石含量達86。形成莫來石過程的特點是：從顆粒表面開始，逐漸向顆粒內(nèi)部擴展。這種同質(zhì)異型礦物具有膨脹特點，可不經(jīng)煅燒，直接用來制磚，故又稱為節(jié)能原料。三、 技術(shù)性能鋁礬土加熱變化可分為3個階段，即分解階段、二次莫來石化階段和重結(jié)晶燒結(jié)階段。分解階段在4001200范圍；二次莫來石化階段開始于1200，完成溫度根據(jù)鋁礬土中Al2O3/SiO2比的不同在14001500范圍內(nèi)；溫度再高為重結(jié)晶燒結(jié)階段。在整個煅燒過程中，出現(xiàn)莫來石時產(chǎn)生膨脹，所以除了莫來石組成范圍的鋁礬土難燒結(jié)外，大部分的鋁礬土燒后都呈現(xiàn)燒成收縮。經(jīng)過煅燒生成晶相與玻璃相。不同Al2O3含量的鋁礬土煅燒后生成不同含量的莫來石、剛玉。高鋁磚的礦物組成根據(jù)所使用的鋁礬土所定，熟料的礦物組成一般是莫來石、剛玉和玻璃相。莫來石理論組成為Al2O3718，SiO2282，其熔融分解溫度為1840。具有針狀結(jié)晶，呈網(wǎng)絡交叉結(jié)構(gòu)，高溫狀態(tài)表現(xiàn)出較好的強度。剛玉以-Al2O3形態(tài)存在，熔點為2050，硬度為莫氏9級，呈粒、柱狀晶體，有良好的化學穩(wěn)定性，對酸、堿性爐渣都有一定的抵抗能力。以莫來石礦物組成為基礎，根據(jù)Al2O3含量，可以判斷高鋁磚的相組成。磚中Al2O3低于718時，組成基礎是莫來石和SiO2，如LZ-48牌號磚。因含有大量的SiO2在高溫下形成的液相可達2030；磚中Al2O3超過718時，多余的Al2O3在高溫下形成剛玉晶體，同時生成2個高溫晶相，共熔溫度由低Al2O3含量磚的1595上升到1840，如牌號為LZ-75的磚。實際上，生產(chǎn)中不可能反應達到完全的相平衡狀態(tài)，但形成的玻璃相甚少，存在于晶相的局部間隙中，含量不超過10。高溫機械性能不完全取決于磚內(nèi)的Al2O3含量，更取決于形成的晶體形狀及玻璃相數(shù)量，組成與粘度。對高鋁磚進行的蠕變試驗或剛性模量和斷裂模量的研究表明，莫來石質(zhì)磚高溫機械性能好于高Al2O3含量的磚。LZ-75牌號的高鋁磚，盡管形成大量的高耐火度的-剛玉晶體，呈粒、柱狀，其微觀結(jié)構(gòu)堅固性不亞于莫來石結(jié)構(gòu)，但在應力作用下晶間少量的玻璃液使其產(chǎn)生滑移，引起結(jié)構(gòu)變形、強度下降。莫來石質(zhì)磚，如LZ-65、LZ-55牌號，主要是莫來石晶體，呈針狀，形成交叉網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，玻璃相充填其間，能承受應力，不易變形，具有良好的高溫強度，尤其用硅線石族原料制的磚，原料純度高，經(jīng)過燒成生成莫來石與SiO2除少量的SiO2與極微量雜質(zhì)形成玻璃相外，其余的SiO2生成方石英充填于莫來石晶間，在冷卻后產(chǎn)生永久膨脹。該磚在長期使用中表現(xiàn)良好的抗蠕變性。LZ-48牌號的磚，盡管生成莫來石晶體，但它被大量的玻璃相淹沒，所以高溫機械強度較差，但常溫耐壓強度較好。因而，等速蠕變速率不同。LZ-75牌號磚的轉(zhuǎn)折溫度在11201130；LZ-48牌號磚的轉(zhuǎn)折溫度在1050；而莫來石質(zhì)磚沒有觀察到轉(zhuǎn)折點。以莫來石和剛玉為基本組成的高鋁磚高溫斷裂模量及剛性模量于800開始出現(xiàn)轉(zhuǎn)折；抗張強度在1000附近開始轉(zhuǎn)折，它們都有一個共同點，即在常溫至1000之間，其強度隨溫度升高而增加，反映了兩晶相受熱膨脹減輕了殘余內(nèi)應力，使微裂紋彌合，導致強度升高。同樣，玻璃液粘度起到加速破壞結(jié)構(gòu)的作用。尤其是K2O、Na2O的存在，不但使生成液相的溫度降低，而且使液相粘度下降，流動性增大，導致制品高溫強度迅速降低，甚至出現(xiàn)潰裂。 在理論上，Al2O3含量大于46%的硅酸鋁質(zhì)耐火材料稱為高鋁磚。我國規(guī)定高鋁磚Al2O3含量大于48%。天然高鋁礬土熟料+結(jié)合粘土細粉的細度越高，促進燒結(jié)作用越顯著。高鋁磚的顆粒配比，一般采用3mm或5mm的臨界顆粒，粗顆粒50-60%，中顆粒10-15%，細粉35-40%。臨界顆粒大些，對提高抗熱震性、顆粒緊密堆積有利，但易出現(xiàn)顆粒偏析，表面結(jié)構(gòu)粗糙，邊角、棱松散。（抗熱震性抵抗溫度急劇變化和受熱不均的能力。）高鋁磚的燒結(jié)溫度有哪些：200以下，坯體內(nèi)殘余水分的排除；200-1250，結(jié)合粘土中的高嶺石脫水分解，形成莫來石和游離SiO2；1250以上，熟料中的-Al2O3與游離SiO2結(jié)合生成二次莫來石，并伴隨體積膨脹。（注：生成的物相密度不同。）我們了解了高鋁磚的燒結(jié)溫度，再來了解一下高鋁磚的性能優(yōu)勢有哪些？ 1、耐火度。高鋁磚制品是硅酸鋁質(zhì)耐火材料制品中的高級品種，它的耐火度隨Al2O3，含量的增加而提高，一般不低于17501790。如Al2O3含量大于95的剛玉磚，耐火度可高達1900-2000。2、荷重軟化溫度。高鋁磚制品的荷重軟化溫度隨二氧化硅和堿金屬氧化物含量的增加而降低，但比粘土磚制品高，約為14201530。Al2O3。含量大于95的剛玉磚，其荷重軟化溫度可達1600以上。3、抗渣性。由于高鋁磚制品中三氧化二鋁呈中性而且含量高，所以此類材料制品對于酸堿性爐渣的侵蝕均有較強的抵抗能。4、熱震穩(wěn)定性。高鋁磚制品中，有剛